پرینت سه بعدی اندام‌های بدن از جمله کلیه

همانطور که می‌دانید در زمینه پیوند اعضا، تقاضا بسیار فراتر از عرضه است. و در حال حاضر طبق آمار به دست آمده، در لیست انتظار برای پیوند کلیه، از بین یک تا پنج نفر متقاضی پیوند، فقط یکی اندام مورد نظر را دریافت خواهد کرد. از طرفی با ظهور، پرینت سه بعدی اعضای بدن، کمبود جهانی اندام برای پیوند کاهش یافته و حتی از بین خواهد رفت. زندگی بسیاری از مردم، به عرضه بسیار محدودی از ارگان‌های قابل پیوند بستگی دارد. یکی از این پیوندهای مهم، پرینت سه بعدی کلیه است، که جان افراد زیادی را نجات خواهد داد.

تکنولوژی جدید فناورانه توسط محققان ویرجینیا

محققان ویرجینیا، یک تکنولوژی جدید فناورانه را که به عنوان “بیوپسی میکروویلی” نامیده می‌شوند، توسعه داده‌اند، که شامل اتصال دستگاه‌های مایع با قابلیت چاپ سه بعدی به تمام ارگان‌ها است. این دستگاه‌ها به اندام‌ها متصل شده و مشخصات امولسیونی مولکولی یا نشانگرهای زیست‌شناختی را نشان می‌دهند. به عبارت دیگر، دستگاه‌ها به تعیین اینکه ارگان‌های اهدا‌کننده سالم و کارکردی چگونه هستند، کمک می‌کند.

یکی از دلایل کمبود اندام پیوندی

یکی از دلایل کمبود اندام که برای بسیاری از اعضای اهداکننده تاکنون استفاده نشده‌ است، این است که تعیین این که آیا آن‌ها به اندازه کافی مناسب هستند که بتوانند به یک میزبان جدید پیوند زده شوند و در بدن یک میزبان جدید پاسخگو است یا خیر، دشوار می‌باشد. در نتیجه، این اندام‌ها به جای ریسک در آوردن ارگان با عملکرد احتمالا ناقص، از بین خواهند رفت.

این موضوع حساس است، اما مشکل اینجاست که تعیین اینکه چگونه این اندام‌ها می‌توانند عملکرد خوبی داشته باشند، عمدتا ذهنی است، بنابراین ممکن است بسیاری از اندام‌هایی که کاملا مناسب هستند، به دلیل درک عملکرد پایین قابل استفاده نباشند.

درک بهتر سلامت اندام‌ها از طریق دستگاه‌های پرینت سه بعدی شده

دستگاه‌هایی که توسط پرینتر سه بعدی  تولید شده‌اند، توسط محققان Virginia Tech می‌توانند به طور بالقوه به درک بهتر سلامت اندام‌ها کمک کنند. Dr. Blake Johnson گفت: “در ابتدا و در حال حاضر بینش ما این است که سطوح اندام ممکن است حاوی اطلاعات مربوط به محلول مولکولی قابل تشخیص باشد که به طور بالقوه می‌تواند از طریق دستگاه‌های پزشکی زیست پزشکی مورد ارزیابی قرار گیرند.”

وی اضافه می‌کند: “در طول این فرآیند، تیم تحقیقاتی ما توانست، روش جدیدی برای پیوند دستگاه‌های میکرو فلوئیدیک با بافت‌های زنده و دستیابی به سازگاری متقابل بین دستگاه‌های پزشکی و ارگان‌های زیستی ایجاد کند.”

پرینت سه بعدی کلیه‌ها

کلیه‌ها با اسکنر سه بعدی  HP 3D Structured Light Scanner Pro S2 اسکن سه بعدی شدند و از اسکن برای ساخت مدل‌های سه بعدی اندام‌ها استفاده می‌شود. سپس این مدل‌ها با استفاده از چاپگر سه بعدی معمولی Printrbot Simple Metal پرینت شد و سپس برای ساخت دستگاه‌های microfluidic برای چاپ روی آن‌ها ایجاد شد.

فرآیند چاپی مبتنی بر میکرو پاشش

یک فرآیند چاپی مبتنی بر میکرو پاشش، شامل یک ربات رهاسازی صنعتی سه محوری، یک رگولاتور فشار دیجیتال و یک سیستم تصویربرداری سفارشی، به منظور چاپ سه بعدی دستگاه‌های میکرو‌فلوئیدیک در سیلیکون بر روی مدل‌های ارگان مورد استفاده قرار گرفت.

فرآیند پس از پرینت سه بعدی

بعد از اینکه دستگاه‌های میکرو‌فلوئیدیک انحصاری حاصل از چاپگر سه بعدی شدند، از قسمت‌های اندام پلاستیکی جدا شده و به صورت استریلیزه و با استفاده از یک هیدروژل نازک به ارگان‌های اصلی پیوند داده می‌شوند، و یک میکرو کانال باز برای تهیه نمونه‌های میکروفلوئیدیک دارند. پس از آن دوباره اسکن سه بعدی شدند تا سطح توپوگرافی سطح اندام را با دستگاه‌های میکرو‌فلوئید مقایسه کنند.

هنگامی‌که تعیین شد که دستگاه‌های میکرو فلوئیدیک با سطوح اندام مطابقت داشته باشند، برای نمونه‌برداری و تجزیه‌و‌تحلیل نمونه‌های بیوپسی میکروفلوئیدیک از تکنیک‌های متعدد استفاده شد.

محققان توضیح می‌دهند: “دستگاه‌های مورفولوژیک Conformal Microfluidic پرینت سه بعدی شده در شکل جوهرهای یکپارچه را با ارگان‌های کامل تشکیل می‌دهند و می‌توانند جریان مایع کنترل شده را در سراسر قشر اندام ایجاد کنند و در نتیجه به عنوان یک سینک بالقوه برای جداسازی گونه‌های مولکولی به طور مداوم استفاده شوند.”

نمونه‌های microfluidic

به عبارت دیگر نمونه‌های microfluidic، دستگاه‌های پرینت سه بعدی شده را قادر می‌سازند تا محققان، برای جمع‌آوری اطلاعات تشخیصی در مورد وضعیت ارگان‌هایی که تکنیک‌های دیگر قادر به خرید نیست. این کار یک هدف است نه یک روش ذهنی و برای ارزیابی سلامت و کیفیت ارگان‌های بالقوه برای پیوند ایجاد کرده و حرفه‌ی پزشکی را به شناخت بیشتر و کنترل وضعیت این اندام‌ها ترغیب می‌کند.