ساخت قلب زنده با چاپگر سه‌بعدی

در سال‌های اخیر چاپگرهای سه‌بعدی مختلفی برای ساخت قطعات مختلف پلاستیکی، چوبی و حتی فلزی طراحی و به بازار عرضه شده است، اما شاید ایده ساخت یک چاپگر سه‌بعدی زیستی که توانایی تولید اندام‌های مختلف داخلی بدن از جمله قلب را داشته باشد تا حد زیادی عجیب به نظر برسد.

کد خبر: ۶۳۱۵۴۹

به هر حال چندی پیش اعلام شد گروهی از دانشمندان در موسسه نوآوری قلب و عروق دانشگاه کنتاکی، پروژه‌ای برای ساخت چنین دستگاهی آغاز کرده‌ و البته به پیشرفت‌های قابل توجهی هم دست یافته‌اند.

پیش‌بینی‌های اولیه حاکی از آن است که این چاپگر احتمالا طی ده سال آینده به بازار عرضه خواهد شد. اگر مراحل طراحی و چاپ تولید این چاپگر سه‌بعدی با موفقیت انجام شود، شاید بتواند جان هزاران انسانی را که هر سال نیازمند دریافت عضو هستند، نجات دهد. این وسیله همچنین می‌تواند باعث دگرگونی دانش پزشکی شود. شاید بتوان روزی را متصور شد که پزشکان بتوانند همه اعضای بدن انسان را با استفاده از بافت‌های جدا شده از بدن بیمار و کشت داده شده در آزمایشگاه ایجاد کنند.

دشواری‌های بیماران نیازمند پیوند قلب

بیماران نیازمند پیوند قلب در سراسر دنیا باید همیشه منتظر یک قلب اهدایی از افراد دچار مرگ مغزی باشند. البته همان‌طور که مشخص است، در این میان تقاضا بسیار بالاست و از آن سو، عرضه به اندازه کافی وجود ندارد. برخی از این بیماران مجبورند سال‌ها در انتظار دریافت عضو پیوندی بمانند. همچنین بیماران نیازمند به پیوند قلب باید بیست و چهار ساعته آماده تماس از سوی بیمارستان باشند، زیرا حداکثر فاصله زمانی بین جداکردن قلب از بدن اهداکننده و پیوند آن به بدن فرد بیمار، چهار ساعت است.

چاپگر زیستی، راه‌حلی برای پیوند عضو

برنامه‌ریزی دانشمندان نشان می‌دهد این چاپگر زیستی می‌تواند با سرعتی زیاد، قلب جدیدی ایجاد کند. طبق طرح اولیه، این چاپگر زیستی قرار است با سه ساعت کار مداوم یک قلب جدید ایجاد کند. همچنین برای این‌که قلب ساخته شده از نظر ساختاری کامل شود، باید حدود یک هفته بیرون از بدن فرد پذیرنده قرار گیرد.

نکته: قلبی که با استفاده از این چاپگر زیستی ایجاد می‌شود، با استفاده از سلول‌های جدا شده از بدن خود فرد بیمار ایجاد می‌شود، بنابراین می‌توان انتظار داشت احتمال پس زدن عضو جدید در بدن بیمار پس از پیوند کاهش چشمگیری داشته باشد

برای ایجاد یک قلب جدید،یک قطعه بافت از قلب فرد جدا شده و سپس سلول‌های کشت شده با استفاده از یک چاپگر سه‌بعدی زیستی روی هم قرار می‌گیرند. به کلامی دیگر کارتریج این چاپگرهای سه‌بعدی زیستی حاوی سلول‌های زنده هستند. سلول‌های اولیه بتدریج و با نظم مشخصی روی یکدیگر قرار می‌گیرند. در حین عملیات چاپ عضو جدید، سلول‌های اولیه و همچنین بخش‌های نیمه ساخته شده داخل محلول ویژه‌ای قرار دارند تا به این ترتیب سلول‌های اولیه و نیز عضو ساخته شده بتوانند زنده بمانند. به این ترتیب یک قلب جدید کامل و البته کاربردی ایجاد می‌شود.

چاپگرهای زیستی دیگری هم در راهند

دانشمندان دانشگاه کنتاکی نخستین کسانی نیستند که روی طراحی چاپگر زیستی سه‌بعدی کار می‌کنند. پیش از آن نیز یک شرکت دیگر توانسته بود با استفاده از چاپگر زیستی ساخته شده خود، چند شریان خونی انسان و همچنین چند بافت حیوانی را تولید کند. آنها برای این کار ابتدا یک لایه ژله‌ای ویژه ایجاد کردند و سپس ده‌ها هزار سلول برای حفظ آن لایه ژله‌ای قرار دادند. در مرحله بعد یک لایه ژله‌ای دیگر نیز افزوده شد و بار دیگر مقدار مشخصی سلول روی آن قرار گرفت و به این ترتیب چند لایه سلول کنار همدیگر قرار گرفتند. پس از مدتی لایه‌های ژله‌ای بتدریج از میان رفته و موقعیت سلول‌ها در کنار یکدیگر تثبیت شده و شکل نهایی شریان را ایجاد کردند.

مزیت‌های چاپگرهای زیستی

شاید بتوان یکی از اصلی‌ترین مزیت‌های اندام‌های ایجاد شده از طریق این چاپگر زیستی را انطباق آن با بدن فرد پذیرنده دانست. قلبی که با استفاده از این چاپگر زیستی ایجاد می‌شود، با استفاده از سلول‌های جدا شده از بدن خود فرد بیمار ایجاد می‌شود و همچنین اندازه این قلب نیز با توجه به ویژگی‌های جسمی فرد تعیین می‌گردد. به این ترتیب می‌توان انتظار داشت احتمال پس زدن عضو جدید در بدن بیمار پس از پیوند کاهش چشمگیری داشته باشد.

عمل جراحی پیوند قلب در آینده

اگر پروژه طراحی و تولید چاپگر زیستی سه‌بعدی با موفقیت پیش برود، شاید بتوان گفت عمل جراحی پیوند قلب در سال‌های آینده به شکل کلی با فرآیند این جراحی در دوره فعلی متفاوت خواهد بود. در این ‌صورت در چند سال آینده فرد نیازمند پیوند عضو به اتاق عمل رفته و قطعه‌ای از بافت عضو مربوط بدن وی جدا می‌شود. در مرحله بعد سلول‌های بافت مذکور مجزا شده و در محلول ویژه‌ای قرار داده می‌شود. سپس این سلول‌ها در چاپگر زیستی قرار گرفته و این دستگاه هم به ساخت عضو جدید می‌پردازد.

طبق اعلام دانشمندان دانشگاه کنتاکی، آنها با استفاده از مدل اولیه این چاپگر زیستی توانسته‌اند یکی از شریان‌های کرونر قلب انسان را با موفقیت ایجاد کنند. آنها همچنین توانسته‌اند ظریف‌ترین شریان مورد استفاده در جریان گردش خون در قلب را نیز تولید کنند. با توجه به روند کلی پیشرفت کار روی پروژه چاپگر زیستی شاید تا حدود ده سال آینده شاهد حل شدن مشکل بیماران نیازمند پیوند قلب یا حتی سایر اعضا نظیر کلیه و کبد بود.