چاپگر سه بعدی اعضای بدن چیست

چاپگر سه بعدی دستگاهی است که به وسیله ی آن می توان اعضای مصنوعی تولید کرد. در این روش پرینتر سه بعدی اندامی را تولید می کند، پس از آن سلولهای بنیادی بر روی این اندام که توسط پرینتر سه بعدی تولید شده است کاشته می شود و پس از کشت، عضو جدیدی را از سلولهای بنیادی تولید کرده ایم.

در آینده، یک بیمار قلبی می‌تواند عضو مورد نیاز خود برای پیوند را توسط یک چاپگر سه‌بعدی تهیه کند. پژوهش‌گران دانشگاه چالمرز در یوتبوری موفق شده‌اند با این روش، یک گوش مصنوعی را تولید کنند و در انستیتوی کارولیسنکا، تلاش برای بازسازی بخش‌هایی از مغز به این روش ادامه دارد.



به دنبال پیشرفت های اخیر در زمینه چاپگر سه بعدی ، مهندسان زیستی موفق شده اند که اعضای مختلف بدن را با استفاده از چاپگرها تهیه کرده و برای پیوند به بیمارانی که یا با روش های سنتی درمان نمی شوند و یا درمان آنها دشوار است ، استفاده کنند.

چاپ سه بعدی گوش
مهندسان زیستی دانشگاه کورنل با اسکن سه بعدی گوش یک کودک یک قالب هفت تکه ای در برنامه سالیدورکس کد (SolidWorks CAD) تولید کرده و قطعات آن را چاپ کردند. این قالب با ژلی غلیظ که از ۲۵۰ میلیون سلول غضروف گاوی و کلاژن دم موش ساخته شده بود پر کردند. پس از ۱۵ دقیقه این گوش از قالب خارج و به مدت چند روز در ظرف کشت سلول قرار گرفت. در عرض ۳ ماه این غضروف به قدری گسترش می یابد که جایگزین کلاژن می شود.



بر اساس آمار ارائه شده تنها در آمریکا دست کم یک کودک از هر ۱۲ هزار و ۵۰۰ کودک دارای اختلال مادرزادی Microtia هستند ، شرایطی که طی آن گوش خارجی کودک رشد ناقص و از شکل افتاده دارد و کودک دچار نقص شنوایی می شود. برخلاف سایر اعضای مصنوعی گوش های تولید شده از سلول های انسانی با احتمال زیاد به طور موفقیت آمیز در اینده به بدن انسان پیوند زده می شوند.

چاپ کلیه
محققان موسسه پزشکی احیا کننده موسسه ویک فارست با یک چاپگر سه بعدی زیسته چندین نوع سلول کلیه تولید کردند و به طور همزمان یک قالب از مواد زیست تجزیه پذیر ساختند. محصول نهایی برای کشت سلولی آماده شد ؛ وقتی که این کلیه به یک بیمار پیوند زده شود ، همزمان با رشد بافت اصلی به آرامی قابلیت تجزیه خود به مواد زیستی را نشان می دهد.



۸۰ درصد بیمارانی که در فهرست پیوند عضو قرار دارند در انتظار دریافت کلیه هستند. کلیه های چاپ شده زیستی هنوز کارایی ندارند اما وقتی که آنها عملکردشان واقعیت یابد ، استفاده از سلول های خود بیمار برای بافت کلیه به این معنا است که پزشکان روزی قادر خواهند بود که برای هر بیمار کلیه مورد نیازی را که کاملا با بدنش همخوانی دارد بسازند.

رگ های خونی چاپ شده
محققان دانشگاه پنسیلوانیا و ام آی تی با استفاده از یک چاپگر به نام RepRap و نرم افزار متن باز یک شبکه از رشته های شکر داخل یک قالب را چاپ کرده و رشته ها را با پلیمتر گرفته شده از ذرت پوشاندند. پس از آن آنها یک ژل حاوی سلول های بافتی را وارد قالب کردند. وقتی که این ژل داخل قالب قرار گرفت ، آنها کل ساختار را در آب شستشو دادند که شکل حل شد و کانال های خالی در بافت باقی ماند.



محققان نشان دادند که پمپ کردن مواد مغذی از طریق این کانال ها بقای سلول های اطراف را افزایش می دهد. از آنجا که سلول های خونی سلامت بافت را حفظ می کند ، پی بردن به چگونگی افزایش مقیاس و چاپ یک سیستم عروقی بزرگتر و قویتر کلید چاپ کل بافت ها است.



چاپ پوست پیوندی
محققان ابتدا از یک اسکن و نقشه های سه بعدی برای مشخص شدن وضعیت زخم بیمار استفاده کردند. دریچه یک چاپگر آنزیم ترومبین و چاپگر دیگر سلول های آمیخته شده با کلاژن و فیبرینوژن بیرون می دهد ، پس از آن چاپگر یک لایه از فیبروبلاست انسانی و یک لایه از سلول های پوستی انسانی را که کراتینوسیت نامیده می شود روی هم قرار می دهد.



برای پیوند های پوست سنتی جراح ، پوست را از یک قسمت بدن گرفته و آن را به قسمت دیگر پیوند می دهد. محققان مؤسسه ویگ فارست امیدوارند بتوانند این روش را به قدری توسعه دهند که چاپ پوست جدید به طور مستقیم برای زخم امکان پذیر باشد. آنها در نهایت می خواهند یک چاپگر قابل حمل بسازند که بتوان از آن در زمان فجایع طبیعی استفاده کرد.

چاپ استخوان سه بعدی
محققان دانشگاه واشنگتن قالب هایی را با پودر سرامیک (استخوان انسان ۷۰ درصد از سرامیک تشکیل شده) چاپ کردند. آنها در چاپ این قالب ها از چاپگرهای سه بعدی کمک کردند که قطعات فلزی موتورهای الکتریکی را می سازد. یک چاپگر سرامیک را با لایه ای از چسب پلاستیک پر کرد ، این ساختار به مدت ۱۲۰ دقیقه با دمای ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد پخته شد و برای کشت سلول های استخوان انسانی آماده شد.



هر سال میلیون ها نفر از تصادفات اتومبیل جان سالم به در برده اما دچار شکستگی های پیچیده می شوند که ترمیم آنها با روش های سنتی دشوار است. پزشکان می توانند با استفاده از اسکن های آم آر آی ، استخوان لازم برای پیوند را که دقیقاً با شکستگی تطابق دارد چاپ کنند.


منبع:انجمن مهندسی پزشکی