يمكن حل عدد لا يحصى من المشكلات الطبية إذا كان هناك موقع Amazon.com لأجزاء الجسم الجديدة. سكتة قلبية؟ اطلب عضوًا جديدًا بحجمك لإجراء عملية زرع. تعرضت لحادث سيارة وكسرت ساقك؟ أخبار رائعة – شحن مجاني على tibias.
لسوء الحظ، لا توجد مستودعات مليئة بالعظام والأعضاء والأنسجة البشرية البديلة، ولكن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد يمكن أن تؤدي إلى شيء أفضل.
مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد التقليدية، تستخدم هذه الآلات ملفات الكمبيوتر لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد ذات هياكل معقدة، ولكن بدلاً من بثق البلاستيك أو المعدن، فإنها تعمل باستخدام أحبار حيوية تحتوي على خلايا حية.
نشر علماء من جامعة ستانفورد مقالا في مجلة العلوم المتقدمة يشرحون فيه بالتفصيل تنفيذ المشاريع التي لديهم في أيديهم والتي تقدمت بما لا يقدر بثمن للاتعاون من وكالة أمريكا الشمالية
وبفضل عقد تبلغ قيمته أكثر من 26 مليون دولار، ستتاح للباحثين الفرصة للقيام بذلك طباعة قلب كامل الوظائف وتحقق مما إذا كان هذا يمكن أن يكون زرع في خنزير. المشروع طموح، ولكن كذلك التكنولوجيا التي يمكن رؤيتها خلف الستار.
هذا العمل الفذ ليس بسيطًا على الإطلاق. في الواقع، بما أن المادة التي يتم العمل بها هي مادة خلوية، فيجب تغذيتها في جميع الأوقات لتبقى “حية”. هذا هو المكان المفاعلات الحيويةمن سيكون المسؤول، بكل بساطة، عن تحويل الخلايا إلى حبر ضروري حتى تتمكن الطابعات من إنشاء القلب المطلوب.
ويؤكد فريق العلماء من جامعة ستانفورد، وهذه المرة من مختبر سكايلر-سكوت، أنهم بحاجة إليه حاليا إسبوعين لإنشاء كافة الخلايا اللازمة ل طباعة القلب. و الاختبارات الأولى من عمليات زرع الأعضاء في الخنازير سيتم في نسخ مع القصور الخلقي في جهاز المناعةلتجنب فرص رفض العضو الخارجي.
ومن هنا، وبحسب ما تقوله الجامعة نفسها، فإن حلم سيكون للحصول على إنشاء المصانع فيها مختلفة الأجهزةمثل القلوب أو الأكباد أو الرئتين المطبوعة للتأكد من أن كل مريض لديه عضو مصنوع من خلاياه الخاصة. نعم، هذا هو حلم بعيدوالتي يمكن أن تأتي في غضون عقود عديدة، إن لم يكن أبعد من ذلك. وتعقيد المشروع هو أنه يجمع بين تخصصات مثل الهندسة والكيمياء الحيوية وعلوم الكمبيوتر وعلوم المواد وطب القلب وعلم الأحياء.
يعتقد باحثو جامعة ستانفورد أن جعل الخلايا الجذعية تحاكي البنية الطبيعية للدماغ بشكل أفضل سيقربنا من هذا الهدف، وأن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد يمكنها تحقيق ذلك.
تم دمج الخلايا الجذعية المطبوعة بيولوجيًا ثلاثية الأبعاد بنجاح في أنسجة الفأر، من الناحيتين الهيكلية والوظيفية.
لم يتوصل الباحثون بعد إلى الوصفة الدقيقة لدفع الخلايا الجذعية إلى التطور إلى سلائف لجميع الأنواع الستة المميزة من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية، لكن فريق أكسفورد يعتقد أن تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ستكون قادرة على توليد أنسجة القشرة المكونة من ست طبقات بمجرد ذلك. تم التغلب على العقبة.
قال المؤلف الرئيسي زولتان مولنار: “يُظهر مشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاص بك تقدمًا كبيرًا في التحكم في مصائر وترتيبات الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات البشرية لتشكيل الوحدات الوظيفية الأساسية للقشرة الدماغية”.
نظرًا لأن التغيير والتبديل في التصميم أمر بسيط مثل إجراء تغيير على ملف، فيمكننا في النهاية رؤية الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد المستخدمة لإنشاء أعضاء وأنسجة وعظام بديلة مخصصة حسب الطلب – مع استخدام خلايانا في الأحبار لمنع أجسامنا من الرفض. الأجزاء الجديدة.
وهذا ليس مستقبلًا بعيدًا أيضًا. تعمل الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بالفعل على إنشاء أعضاء مصغرة، وتصحيحات لعيوب القلب، والمزيد. فيما يلي بعض من أحدث الأمثلة على كيفية استخدام التكنولوجيا لإحداث ثورة في الرعاية الصحية، من رؤوسنا إلى قلوبنا.
إصلاح إصابات الدماغ
يمكن أن يكون الضرر الذي يلحق بالدماغ، سواء بسبب السكتة الدماغية أو السقوط أو المرض، مهددًا للحياة، وحتى إذا نجا الشخص، فإن الإصابة يمكن أن تتركه دون القدرة على التفكير والحركة والتواصل بالطريقة التي كان بها من قبل.
أظهرت التجارب أن زرع الخلايا الجذعية في موقع تلف الدماغ يمكن أن يحسن الوظيفة الحركية لدى بعض المرضى، ولكن لم يتمكن أحد من جعل الخلايا الجذعية قادرة على عكس الضرر بالكامل، وإعادة الدماغ إلى حالته الأصلية.
هذه المقالة هي جزء من Future Explored، وهو دليل أسبوعي للتكنولوجيا المتغيرة للعالم. يمكنك الحصول على قصص مثل هذه مباشرة في بريدك الوارد كل صباح يوم خميس من خلال الاشتراك هنا.
مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد التقليدية، تستخدم هذه الآلات ملفات الكمبيوتر لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد ذات هياكل معقدة، ولكن بدلاً من بثق البلاستيك أو المعدن، فإنها تعمل باستخدام أحبار حيوية تحتوي على خلايا حية.
نظرًا لأن التغيير والتبديل في التصميم أمر بسيط مثل إجراء تغيير على ملف، فيمكننا في النهاية رؤية الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد المستخدمة لإنشاء أعضاء وأنسجة وعظام بديلة مخصصة حسب الطلب – مع استخدام خلايانا في الأحبار لمنع أجسامنا من الرفض. الأجزاء الجديدة.
أعضاء حسب الطلب
يموت أكثر من 6000 شخص في الولايات المتحدة كل عام لأنهم كانوا بحاجة إلى زراعة أعضاء ولم يكن العضو المتبرع به متاحًا في الوقت المناسب، لكن الباحثين في جامعة ستانفورد يأملون أن تتمكن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد من سد هذه الفجوة بين العرض والطلب.
في 28 سبتمبر، حصلوا على عقد بقيمة 26.3 مليون دولار من وكالة مشاريع البحوث المتقدمة للصحة التابعة للمعاهد الوطنية للصحة (ARPA-H) لطباعة قلب بشري حيويًا وزرعه في خنزير خلال السنوات الخمس المقبلة.
وقال مارك سكايلار سكوت، الباحث الرئيسي في المشروع: “إنه حقًا جهد هائل، ولكن المكونات الخام للطباعة الحيوية لعضو بشري كامل ومعقد أصبحت الآن جاهزة لهذه الدفعة الكبيرة”.
“قلبك مصنوع من خلاياك؛ هذا هو الحلم.”
مثل الدماغ، يحتوي القلب على مجموعة كبيرة ومتنوعة من أنواع الخلايا التي يجب ترتيبها في تصميم دقيق حتى تعمل، لذا فإن خطة فريق ستانفورد هي استخدام الخلايا الجذعية لإنتاج أطنان من هذه الأنواع المختلفة من الخلايا في حاويات تسمى “المفاعلات الحيوية، “التي توفر البيئة المثالية لنمو الخلايا الحية.
باستخدام هذه الخلايا كحبر حيوي، سيقوم الفريق بعد ذلك بطباعة نسخة طبق الأصل من القلب البشري ثلاثية الأبعاد. وتتوقع سكايلر-سكوت أن تنتج المفاعلات الحيوية ما يكفي من الخلايا لطباعة قلب واحد كل أسبوعين.
وقال: “سوف نستخدم هذه الأعداد الهائلة من الخلايا لممارسة وممارسة وتعلم جميع قواعد تصميم القلب وتحسين قابليته للحياة والعمل على نطاق القلب بأكمله لزرعها في نهاية المطاف في خنزير”.
الهدف النهائي هو استخدام الخلايا الجذعية الخاصة بالشخص كأساس للحبر الحيوي المستخدم لطباعة القلب البديل. وهذا من شأنه أن يلغي الحاجة إلى تثبيط المناعة لمنع رفض الأعضاء، مما يجعل المرضى أكثر عرضة للإصابة بالعدوى.
“قلبك مصنوع من خلاياك؛ قال سكايلر سكوت: “هذا هو الحلم”
في 4 أكتوبر، نشر باحثون من جامعة ويك فورست دراسة توضح بالتفصيل كيفية استخدامهم للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء جلد كامل السُمك مع الطبقات الثلاث – وهو أمر لم يفعله أحد من قبل.
تحتوي الأحبار الحيوية المستخدمة في الدراسة على مزيج من الهلاميات المائية وجميع أنواع الخلايا الأولية الستة الموجودة في جلد الإنسان، والتي قام الباحثون بتنميتها في المفاعلات الحيوية. وباستخدام هذه الأحبار، قاموا بطباعة البنية ثلاثية الطبقات للجلد الحقيقي في أطباق بتري.
عندما تم زرع الجلد المطبوع بيولوجيًا فوق الجروح في الفئران والخنازير، شفيت الجروح بشكل أسرع وأظهرت علامات تندب أقل من الجروح التي لم يتم علاجها.
ستكون هناك حاجة لدراسات مستقبلية لمعرفة كيفية مقارنة الجلد المطبوع بيولوجيًا بطعوم الجلد التقليدية، ولكن حتى لو كانت جيدة مثل تلك فقط، فلا يزال بإمكانها تحرير الأشخاص من الاضطرار إلى إصابة جزء صحي من الجسم من أجل الحصول على الجلد اللازم. اصلاح الضرر.
وقال المؤلف الرئيسي أنتوني أتالا: “إن الشفاء الشامل للبشرة يمثل تحديًا سريريًا كبيرًا، ويؤثر على ملايين الأفراد في جميع أنحاء العالم، مع خيارات محدودة”. “تُظهر هذه النتائج أن إنشاء جلد بشري كامل السمك مُعدل بالهندسة الحيوية أمر ممكن، ويعزز الشفاء بشكل أسرع ونتائج أكثر طبيعية.”
هذه مجرد ثلاثة تطورات رئيسية في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد – بدءًا من أكبر عضو في الجسم (الجلد) إلى أكثر أعضاءه حيوية (الدماغ والقلب) – وحقيقة أن كل هذه التطورات حدثت في الأسابيع القليلة الماضية فقط يجب أن تخبرك بمدى سرعة حدوثها. المجال يتقدم.
بالإضافة إلى هذه المشاريع، يستخدم باحثون آخرون الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء عظام وغضاريف وأوعية دموية جديدة. ولا يزال هناك آخرون يعملون على تطوير طابعات حيوية ثلاثية الأبعاد يمكنها الطباعة مباشرة داخل جسم الشخص لتقليل مخاطر جراحة الزرع.
في حين أن معظم هذه الأبحاث لا تزال في مرحلة ما قبل السريرية من التطوير، فإن بعض العلاجات القائمة على الطباعة الحيوية يتم تجربتها بالفعل على البشر، وإذا استمر هذا التقدم، فقد لا يمر وقت طويل قبل أن يتمكن الأطباء من طباعة أي أجزاء جديدة من الجسم قد نحتاجها باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد.
الجلد المطبوع بيولوجيًا
إذا تعرضت بشرتك لأضرار بالغة بسبب حرق أو مرض أو إصابة، فقد يقوم طبيبك بإجراء عملية ترقيع الجلد، حيث تتم إزالة الجلد السليم من جزء مختلف من الجسم ووضعه على المنطقة المصابة.
يتكون الجلد من ثلاث طبقات، وأثناء عملية التطعيم، يقوم الأطباء بإزالة الطبقة العلوية ونصف إلى الطبقتين فقط، اعتمادًا على شدة الإصابة. الطبقة الثالثة السفلية – تحت الجلد – لا يتم زرعها أبدًا.
via: Freethink
