پرینت سه بعدی اعضای بدن انسان

• هرچند بسیاری از اعضای بدن از نظر ساختار به هم شبیه هستند، اما برای اینکه پزشکان یک عضو را از طریق پرینت سه بعدی برای بیماری خاص تولید نمایند، باید عضو معیوب را از طریق گرفتن تصاویر سی تی اسکن و همچنین MRI به طور دقیق به زیر ذره بین ببرند. تصاویر حاصل باید با استفاده از نرم افزار های توسعه داده شده مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد تا نقشه ی سلولی عضو مورد نظر و تقسیم بندی سلول ها در هر لایه بطور مشخص، معلوم شده و در نقشه ی پرینت بطور دقیق قید شود.
• به جای استفاده از پلاستیک یا فلز به عنوان ماده ی اصلی پرینت، پرینتر سه بعدی اعضای بدن انسان از سلول های انسانی بسته به نوع عضوی که پرینت خواهد شد، مورد استفاده قرار می گیرد که این سلول ها با موادی برای نگاه داشتن سلول های در کنار یکدیگر همراه می شود. در کنار استفاده از سلول های مختص به عضو مورد نظر، می توان از سلول های بنیادی نیز استفاده کرد که قابلیت تبدیل شدن به سایر سلول های مورد نظر را داشته و بدن انسان نیز می تواند چنین سلول های را پذیرایی نماید. همچنین سایر موادی که بدن انسان تعامل خوبی با آن برقرار کرده و مشکلی را از نظر سلامتی برای انسان پدیدار نمی کند نیز می توانند در پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال می توان به استفاده از یک فک تیتانیومی در یک زن 83 ساله و استفاده از یک استخوان ران پلاستیکی در یک مرد که با استفاده از پرینت سه بعدی تولید شده اشاره کرد.
• پس از پایان یافتن پروسه ی پرینت سه بعدی، نوبت به قرار گرفتن عضو پرینت شده در انکوباتور (ابزاری آزمایشگاهی است که برای کشت و رشد دادن نمونه های زنده مانند سلول ها و میکروب ها به کار می رود) می رسد که برای فعال سازی سلول ها مورد استفاده قرار گرفته و منجر به آغاز کار عضو مورد نظر می شود.

مرحله ی آخر، اصلی ترین و در واقع پیچیده ترین مرحله است که شاید بتوان آن را عامل اصلی تجاری نشدن تولید اعضای بدن از طریق پرینت سه بعدی دانست.

چالش های پیش رو چیست؟

براساس نظریات آنتونی بیلد، که اولین تلاش ها برای تولید بافت های مصنوعی مثانه را در Wake Forest به انجام رسانده، تولید اعضای بدن انسان متشکل از چندین مساله ی اصلی است که پیچیدگی پرینت سه بعدی اعضای بدن را بالا برده است. اصلی ترین مساله در این میان، یافتن موادی است که بتوان با استفاده از آن اعضای بدن را پرینت کرده و خارج از محیط بدن رشد داد. همچنین نمی توان عضوی از بدن را با استفاده از مواد مناسب تولید کرده و براحتی در دورن بدن بگذاریم. همانطور که گفتیم، اعضای بدن پیچیدگی بالایی دارند و نمی توان با کنار هم قرار دادن چندین سلول در شکل یک عضو، آن را درون بدن جا گذاشته و آماده برای استفاده انگاریم.

هود لیپسون، یکی از مهندسان بیولوژیک Cornell در این مورد چنین اظهار نظر می کند:

می توان سلول های انسان را در شکل یکی از اعضای بدن در کنار هم قرار داد، اما کلید استارت کجا است تا با فشار دادن آن، عضو پرینت شده آغاز به کار کند؟ معجزه ی مورد نظر پس از پرینت کردن عضو باید به وقوع بپیوندد.

 

 آینده ی پرینت سه بعدی اعضای بدن چگونه است؟

تا کنون شماری از فعالیت های نیمه موفق در زمینه ی تولید و ایجاد اعضای بدن از طریق پرینت سه بعدی انجام شده است که علت نیمه موفق بودن آن ها عدم بکارگیری نمونه های تولید شده در محیط واقعی است. همچنین برخی از این نمونه ها نیز حیاتی چند روزه داشته اند. برای مثال می توان به شش تولید شده توسط کمپانی Organovo اشاره کرد که تنها حیاتی ۴۰ روزه داشته، در حالی که تیمی از محققان دانشگاه Louisville موفق به تولید نمونه ای کاربردی از دریچه های قلب و رگ های کوچک شده اند که امیدوارند تا از آن ها در نمونه های پرینت شده ی قلب خود استفاده کنند. همچنین نباید گوش ساخته شده توسط مهندسان بیولوژی Cornell را از یاد برد که قادر است به خوبی به انجام وظیفه بپردازد.

 

براساس آمار ارائه شده، حدود 90 درصد از افرادی که در انتظار دریافت اعظای پیوندی هستند، به کلیه نیاز دارند. تیمی از محققان چینی موفق به ساخت کلیه ای با استفاده از پرینت سه بعدی شده اند که قادر است تنها چند ماه به حیات ادامه دهد. همانطور که در ویدئوی زیر مشاهده می کنید، Atala که یکی از متخصصین در زمینه ی پرینت سه بعدی است، نمونه ای از کلیه ی تولید شده با استفاده از پرینت سه بعدی را به حضار نشان می دهد. در طول این نشست، ان جراح به تشریح نقش فناوری در آینده ی پزشکی پرداخته است. وی از اسکنرهایی سخن به میان آورده که می توانند جراحات وارده به بدن انسان را اسکن کرده و پروسه ی پرینت عضو معیوب را مستقیماً در داخل بدن بیمار آغاز می کنند.