زمینه علمی بین رشته ای تحت عنوان مهندسی بافت در تلاش است که در کنار یافته‌های پزشکی و بیولوژی بتواند بافت‌های طبیعی جایگزین را با استفاده از دانش فنی مهندسی برای بافت‌های از دست رفته ی بیماران تولید کند. طبق تحقیقات انجام شده و آمار ارائه شده در ایران روزانه 12 نفر از افراد موجود در لیست انتظار اهدای عضو جان خو را از دست داده و هر 10 دقیقه یک نفر به این لیست اضافه می‌شود.
استفاده از راهکارهای ارائه شده توسط مهندسی بافت جهت تولید اعضای جایگزین آینده ای روشن به بیماران نیازمند پیوند عضو نوید می‌دهد. مواد بیوشیمیایی، سلول‌های زنده و مواد بیولوژیک به صورت لایه لایه، دقیق و منظم، دقیقاً مشابه با ساختار فضایی بافت از دست رفته در چاپ سه بعدی جهت ایجاد ساختار سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
محققین در سراسر دنیا به دنبال تولید ساختاری بیولوژیک که دارای ویژگی‌های زیستی و مکانیکی مناسبی بوده و بتواند جایگزین بافت یا ارگان از دست رفته شود هستند. تولید ساختارهایی که به ماتریس خارجی سلول کاملاً شبیه بوده و تعداد متنوع و مناسبی از سلول‌ها را داشته باشند همچنین بتوان آن‌ها را در ابعاد ماکرو تولید کرد در حال حاضر بزرگترین چالش گروه‌های تحقیقاتی در این زمینه است.

چاپ زیستی سه بعدی چیست؟

این فناوری به منظور جانشینی اندام‌های طبیعی بدن توسط تکنیک‌های چاپ سه بعدی به شکل مصنوعی ساخته و طراحی شده و هدف اولیه ی آن در زمینه پیوند اعضا می‌باشد. در واقع چاپ زیستی راهکاری بالقوه برای کمبود اندام‌های اهدایی در سراسر جهان است.
اندام‌های آماده شده برای پیوند زدن معمولاً از سلول‌های خودی فرد میزبان ساخته می‌شوند. اندام‌های تولید شده توسط این دستگاه که در برنامه پزشکی برخی کشورها مورد استفاده قرار گرفته اند ممکن است مانند مثانه توخالی و یا مانند پوست و رگ‌ها مسطح باشند.
برای تولید بافت بیولوژیک سه بعدی از چاپگرهای جوهرافشان استفاده می‌شود. سوسپانسیونی از سلول‌های زنده و ژل هوشمند درون کارتریج این چاپگر قرار گرفته و برای تهیه ساختار از آن‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از یک نازل پرینتی سه بعدی الگوهایی متناوب از سلول‌های زنده روی بستر مورد نظر پیاده می‌شوند. پس از اتمام فرآیند ژل سرد شده و سپس شسته می‌شود و در نهایت سلول زنده بر جای می‌ماند.

تاریخچه چاپگرهای زیستی سه بعدی

چاپ زیستی سه بعدی نخستین بار در سال 2003 هنگامی که توماس بولاند استفاده از چاپگرهای قطره ای را برای سلول‌ها ابداع نمود معرفی شد. از آن زمان تا کنون چاپ سه بعدی ساختارهای بیولوژیک که امروزه تحت عنوان چاپ زیستی شناخته می‌شود پیشرفت زیادی در تولید بافت‌ها و ارگان‌ها داشته است.
علاوه بر این تکنیک‌های جدید از جمله چاپ زیستی اکستروژنی ایجاد شدند که در این زمینه عملکردی موفقیت آمیز داشته اند.

تکنیک‌های چاپ زیستی سه بعدی

یکی از موضوعات مهم و اساسی در مهندسی بیولوژیک تولید اندام‌های مصنوعی با استفاده از چاپ سه بعدی است. تکنیک‌های تولیدات سریع در حال کارامدتر شدن بوده و قابلیت اجرایی آن‌ها برای ساخت اندام‌های مصنوعی نیز افزایش یافته است.
درجه ظرافت آناتومیکی ساختارهای اسکافولدی بسیار رعایت شده و این ساختارها به میزان انبوه تولید می‌شوند. این کار باعث می‌شود میکروسازه شباهت بیشتری به ساختار بافتی داشته باشد. تولید ارگان‌ها با استفاده از چاپ زیستی سه بعدی به وسیله ی تکنیک‌های مختلفی قابل اجرا است که هر یک دارای مزایای خاص خود می‌باشند اما دو نوع از برجسته ترین آن‌ها عبارتند از:

1. اکستروژنی

در این نوع چاپ مخلوطی از رده ی سلولی و ماده ی چاپی خاص ته نشین شده و از دستگاهی تحت عنوان extruder خارج می‌شوند. این چاپ برای رسوب سلولی روشی آرام تر و کنترل شده تر است همچنین ساخت سازه‌های بافتی با چگالی بالاتری انجام می‌شود. در مقابل این مزایا کاهش سرعت چاپ این تکنیک قرار دارد که یکی از معایب آن محسوب می‌شود. چاپ اکستروژنی با استفاده از اشعه ی فرابنفش باعث پلیمریزاسیون نوری ماده ی چاپی شده و سازه ای بادوام و یکپارچه تولید می‌کند.

2. قطره ای

ساختارهای سلولی در این تکنیک چاپ زیستی توسط قطرات منفرد از ماده ی انتخابی ساخته می‌شوند. این ساختارهای سلولی به دفعات با رده ی سلولی آمیخته می‌شوند. هر قطره در تماس با بستر پلیمریزه شده و ساختاری بزرگ با استفاده از بهم پیوستن قطرات منفرد تشکیل می‌دهد. یون‌های کلسیم موجود در بستر با نفوذ به درون جوهر زیستی آبگون شده ژلی جامد و سفت تشکیل می‌دهد در نتیجه فرایند پلیمریزاسیون برانگیخته خواهد شد. از مزایای این روش می‌توان به سرعت بالای آن اشاره کرد. این تکنیک چاپ زیستی برای ساختارهای ارگانی پیچیده مناسب نیست و می‌توان این مورد را یکی از معایب آن برشمرد.

مزایای چاپ زیستی سه بعدی

• این روش در تولید غضروف، استخوان و بافت‌های شبه پوست موفقیت‌هایی داشته است.
• برخی از محصولات تولیدی توانسته اند وارد بازار کلینیکی شوند.
• توانایی در تشکیل ساختارهای سه بعدی با اجزای زنده ی بیولوژیکی

معایب چاپ زیستی سه بعدی

• این تکنیک در رگزایی ناتوان است.
• در توزیع حفرات در کاشت سلول‌ها بر روی داربست به عنوان یک حمایت کننده برای سلول‌ها ضعف دارد.
• در تولید بافت مخصوص بیمار محدودیت‌های وجود دارد.
• تولید بافت متناسب با ناحیه دچار ضایعه دارای محدودیت می‌باشد.

مرکز علمی، آموزشی و پژوهشی ژینوژن پژوهان

به جرأت می‌توان گفت این مرکز علمی با اساتید هیئت علمی و افراد با تجربه و متخصص بهترین و معتبرترین مرکز علمی تهران است. این مرکز در زمینه ی بیولوژی، خدمات پژوهشی، آموزشی و آزمایشگاهی فعالیت می‌کند. آزمایشگاه پژوهشی مرکز ژینوژن پژوهان بخش‌های مختلف مولکولی، ژنتیک، سلولی، بیولوژیک و ... را دارا بوده و با امکانات و تجهیزات به روز شرایط لازم جهت پیشبرد پروژه‌های پژوهشگران را فراهم آورده است.
شما می‌توانید جهت مشاوره موضوعات پایان نامه و رفع تمامی مشکلات احتمالی در طی پروژه‌های خود از اساتید و پرسنل مجرب این مجموعه کمک بگیرید.