پرینتر سه بعدی جدید و ساخت بافت‌ بیولوژیکی پیچیده

تیمی از UCLA یک پرینتر سه بعدی توسعه داده‌ است تا از مواد مختلف بیومتریال (بیومواد) درمانی بسازد.  این پیشرفت می‌تواند به سمت پرینت بافت‌های مصنوعی پیچیده حرکت کند که در پیوند زدن و انواع دیگر جراحی به‌ کار گرفته ‌می‌شوند.

بافت‌ها به‌طور حیرت‌آوری ساختار پیچیده دارند و برای مهندسی نسخه‌های مصنوعی که به‌طور کامل کار کنند، باید پیچیدگی آن‌ها را بازسازی کنیم.

این چیزی است که علی خادم‌‌حسینی اظهار می‌کند. او سرپرست پژوهش مرتبط با این موضوع است. جیمز نایت از دانشگاه کالیفرنیا و استاد دانشکده‌ی مهندسی ساموئلی UCLA، در این خصوص می‌گوید:

روش جدید ما تولید ساختارهای پیچیده‌ی زیست-سازگار را پیشنهاد می‌دهد؛ ساختارهایی که از مواد مختلف ساخته می‌شوند.

دستاوردهای این مطالعه در Advanced Materials منتشر شد.

این تکنیک از یک فرایند مبتنی بر نور استفاده می‌کند که استریولیتوگرافی نام دارد. این فرایند از یک پرینتر سه‌بعدی استفاده می‌کند که توسط خادم‌حسینی طراحی‌شده است و دو مؤلفه دارد.

• اولی تراشه ریزسیال سفارشی با یک سکوی صاف و کوچک که از لحاظ اندازه مشابه تراشه‌ی کامپیوتری است و چندین ورودی‌ دارد که هر کدام مواد مختلفی چاپ می‌کنند.
• دومی یک میکروآینه دیجیتال است؛ آرایه‌ای که بیش از یک میلیون آینه دارد و هر کدام مستقل از هم حرکت می‌کنند.

بیوپرینتر 3D که خادم‌حسینی طراحی کرده است دو جز کلیدی دارد: یک تراشه ریزسیال سفارشی و یک میکروآینه دیجیتال

پژوهشگران از هیدوژل‌های مختلف استفاده کردند؛ موادی که پس از عبور از پرینتر، داربست‌هایی برای بافت‌ تشکیل می‌دهند تا در آن‌ها رشد کند. میکروآینه‌ها نور را به سطح چاپی هدایت می‌کنند و نواحی روشن‌شده، طرح کلی شیء سه‌بعدی‌ را که پرینت می‌شود نشان می‌دهند. نور همچنین پیوندهای مولکولی را هدف می‌گیرد تا در مواد شکل بگیرند. این باعث می‌شود که ژل‌ها به مواد جامد و سفت تبدیل شوند. وقتی که شیء سه‌بعدی پرینت شود، آرایه‌ی آینه، برای نشان دادن شکل هرلایه، الگوی نوری را تغییر می‌دهد.

این اولین موردی است که از چند ماده برای عمل بیوپرینت استریولیتوگرافی خودکار بهره می‌گیرد و پیشرفت از یک عمل بیوپرینت استریولیتوگرافی معمولی را رقم می‌زند که در آن فقط از یک نوع ماده استفاده می‌شود. دستگاه فوق از چهار نوع جوهر زیستی استفاده می‌کند. نویسندگان این مطالعه اشاره می‌کنند که فرایند می‌تواند هر تعداد جوهر مورد نیاز را مهیا کند.