بر اساس مطالعه ای که در شماره 2 آگوست مجله Science منتشر شد، پس از ابداع روشی برای بازسازی مرحله اجزای قلب انسان، دانشمندان حرکت مهمی را به سمت توانایی انجام چاپ زیستی سه بعدی از اندام های عملکردی انجام داده اند.
محققان دانشگاه کارنگی ملون نسخه پیشرفتهای از فناوری Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH)، یک کلاژن چاپ سه بعدی بیسابقه که بخشهایی از قلب انسان، از رگهای خونی کوچک گرفته تا دریچهها تا بطنها را میسازد، توسعه دادهاند. ضرب و شتم. اخیراً پتنت ایالات متحده 10150258 را دریافت کرده است، فناوری FRESH توسط FluidForm مجوز گرفته است، و FluidForm متعهد است که قابلیت های چاپ سه بعدی را تا حد زیادی گسترش دهد.
پروفسور آدام فاینبرگ، CTO و یکی از بنیانگذاران FluidForm، Carnegie Mellon، Resident Biomaterials and Treatment Group می گوید: «ما اکنون توانایی ساخت سازه هایی داریم که ویژگی های ساختاری، مکانیکی و بیولوژیکی کلیدی سازمان های بومی را بازتولید می کنند. مکانی که مطالعه در آن تکمیل شد. "هنوز چالش های زیادی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد تا ما را به اندام های سه بعدی مهندسی زیستی تبدیل کنیم، اما این تحقیق نشان دهنده گام مهمی به جلو است."
اگرچه چاپ زیستی سه بعدی به نقاط عطف مهمی دست یافته است، اما ثابت شده است که چاپ مستقیم سلول های زنده و بیومواد نرم دشوار است. یک مانع کلیدی، پشتیبانی از بیومواد نرم و پویا در طول فرآیند چاپ برای دستیابی به وضوح و وفاداری مورد نیاز برای بازسازی ساختارها و عملکردهای پیچیده سه بعدی است.
FRESH از یک روش چاپ تعبیه شده برای حل این چالش با استفاده از یک ژل پشتیبانی موقت استفاده می کند که چاپ داربست های پیچیده را با استفاده از اشکال بومی اصلاح نشده کلاژن 3D امکان پذیر می کند. در گذشته، پژوهشگران محدود بودند، زیرا به دلیل افتادگی، چاپ مواد نرم با دقت بالای چندین لایه دشوار بود.
نه نفر از اعضای تیم کارنگی ملون به رهبری اندرو لی و اندرو هادسون، بنیانگذاران و بنیانگذاران FluidForm بر این موانع غلبه کردند و راهی برای ایجاد خودآرایی کلاژن با استفاده از تغییرات سریع pH ایجاد کردند.
قلب بیوپرینت شده FRESH 3D بر اساس MRI انسان است و آناتومی خاص بیمار را به دقت بازتولید می کند. بطن های کوچکتر کاردیومیوسیت های انسانی چاپ شده انقباض همزمان، انتشار پتانسیل عمل جهت دار و ضخیم شدن دیواره را به میزان 14 درصد در طول انقباض اوج نشان دادند. با این حال، چالشها از جمله میلیاردها سلول مورد نیاز برای تولید بافتهای بزرگتر پرینتشده سه بعدی، مقیاس تولید و فرآیند نظارت بالینی تعریفنشده باقی ماندهاند.
اگرچه از قلب انسان برای اثبات مفهوم استفاده می شود، چاپ تازه کلاژن و سایر مواد زیستی نرم پلت فرمی است که احتمالاً داربست های پیشرفته ای را برای سیستم های مختلف بافت و اندام می سازد.
مایک گرافئو، مدیر عامل FluidForm گفت: "FluidForm به تحقیقات در آزمایشگاه های Feinberg بسیار افتخار می کند." "فناوری FRESH که توسط دانشگاه کارنگی ملون توسعه یافته است، چاپگرهای زیستی را قادر میسازد تا به ساختار، وضوح و وفاداری بیسابقهای دست یابند، بنابراین جهشی بزرگ در این زمینه ممکن میسازد. ما بسیار خوشحالیم که این را به محققان در سراسر جهان ارائه میکنیم. فناوری."
FluidForm فناوری FRESH را از طریق اولین محصول خود ژل پشتیبانی چاپ زیستی LifeSupport (TM) تجاری میکند و محققان در سراسر جهان را قادر میسازد تا چاپ زیستی سه بعدی کارآمد کلاژن، سلولها و مواد زیستی مختلف را به دست آورند.
