ما هي الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد؟
تخيل طابعة يمكنها إنشاء هياكل أنسجة بشرية بدلاً من طباعة الورق. هذا هو بالضبط ما تفعله الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد! فهي تستخدم مواد خاصة تسمى الأحبار الحيوية لبناء طبقات من الخلايا لتكوين الأنسجة.قام مهندسو الطب الحيوي في جامعة ملبورن بتطوير نظام طباعة حيوي ثلاثي الأبعاد قادر على إنشاء هياكل تشبه بشكل وثيق الأنسجة البشرية المختلفة، بدءًا من أنسجة المخ الناعمة إلى مواد أكثر صلابة مثل الغضاريف والعظام.
توفر هذه التقنية المبتكرة للباحثين في مجال السرطان أداة قوية لاستنساخ أعضاء وأنسجة محددة، مما يعزز قدرتهم على التنبؤ باستجابات الأدوية وتطوير علاجات جديدة. ومن خلال تقديم نهج أكثر دقة وأخلاقية لاكتشاف الأدوية، فإن هذه التقنية لديها أيضًا القدرة على تقليل الاعتماد على التجارب على الحيوانات.
قال ديفيد كولينز، رئيس مختبر كولينز بيوميكروسيستمز في جامعة ملبورن، الأستاذ المساعد: "بالإضافة إلى تحسين سرعة الطباعة بشكل كبير، فإن نهجنا يمكّن من تحديد موضع الخلايا داخل الأنسجة المطبوعة. يعد تحديد موضع الخلايا بشكل غير صحيح أحد الأسباب الرئيسية لفشل معظم الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد في إنتاج هياكل تمثل الأنسجة البشرية بدقة.
تعمل الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد عن طريق وضع طبقات من الحبر الحيوي، المصنوع من خلايا حية، لإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد. الأمر أشبه ببناء منزل، ولكن بدلاً من الطوب والأسمنت، فإنه يستخدم الخلايا والحبر الحيوي.
من أروع ما يميز هذه الطابعة الحيوية هو سرعتها في إنشاء هياكل الأنسجة البشرية. ففي غضون ثوانٍ قليلة، يمكنها إنشاء أنسجة معقدة قد تستغرق ساعات أو حتى أيامًا باستخدام الطرق التقليدية.
إن هذه الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ثورية لأنها تمتلك القدرة على إحداث ثورة في مجال الطب. ويمكن استخدامها لإنشاء أنسجة لزرع الأعضاء، واختبار الأدوية، وحتى الأدوية المخصصة للمرضى الأفراد.
وبفضل هذه التقنية، قد يتمكن الأطباء يومًا ما من طباعة الأعضاء للمرضى المحتاجين إلى عمليا زرع، وهو ما من شأنه أن يقلل من أوقات الانتظار الطويلة ويزيد من فرص نجاح العمليات الجراحية.
تُعد الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد اختراعًا مذهلاً من شأنه أن يغير الطريقة التي نفكر بها في الطب والرعاية الصحية. وبفضل قدرتها على إنشاء هياكل أنسجة بشرية في ثوانٍ، فإنها تفتح عالمًا من الاحتمالات لمستقبل الرعاية الصحية.
نهج يغير قواعد اللعبة باستخدام الموجات الصوتية
لقد قلب فريق البحث بجامعة ملبورن العملية الحالية رأسًا على عقب من خلال تطوير نظام متطور يعتمد على البصريات، الأمر الذي يلغي الحاجة إلى اتباع نهج الطبقة تلو الأخرى.وتستخدم التقنية المبتكرة فقاعات مهتزة لطباعة هياكل خلوية ثلاثية الأبعاد في غضون ثوانٍ فقط، وهو ما يزيد بنحو 350 مرة عن الطرق التقليدية، ويمكّن الباحثين من تكرار الأنسجة البشرية بدقة خلوية.
من خلال تقليل وقت الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كبير والطباعة مباشرة على ألواح المختبر القياسية، تمكن الفريق من زيادة معدل بقاء الخلايا بشكل كبير، مع القضاء على الحاجة إلى المناولة المادية. مما يضمن بقاء الهياكل المطبوعة سليمة ومعقمة طوال العملية.
وقال طالب الدكتوراه كالوم فيدلر، المؤلف الرئيسي لهذا العمل، إن هذه التكنولوجيا الرائدة أثارت بالفعل قدراً كبيراً من الحماس في قطاع البحث الطبي.
وقال "يدرك علماء الأحياء الإمكانات الهائلة للطباعة الحيوية، ولكن حتى الآن، كانت تقتصر على تطبيقات ذات إنتاج منخفض للغاية". "لقد طورنا تقنيتنا لمعالجة هذه الفجوة، وتقديم تقدم كبير في السرعة والدقة والاتساق. وهذا يخلق جسرًا حاسمًا بين البحث المختبري والتطبيقات السريرية.
"حتى الآن، تواصلنا مع حوالي 60 باحثًا من مؤسسات بما في ذلك مركز بيتر ماكالوم للسرطان، وكلية الطب بجامعة هارفارد، ومركز سلون كيترينج للسرطان، وكانت ردود الفعل إيجابية بشكل كبير."
