تولیدرگ مصنوعی به کمک پرینتر سه بعدی

 

مهندسین بولدر دانشگاه کلراد یک تکنیک چاپ سه بعدی را ایجاد کرده اند که اجازه می دهد تا کنترل موضعی استحکام شی را داشته باشد, باز کردن راه های زیست پزشکی جدید که می تواند یک روز شامل شریان های مصنوعی و بافت ارگان ها شود .

این مطالعه که اخیرا در مجله Nature Communications منتشر شد، یک روش چاپ لایه به لایه را نشان می دهد که دارای ذرات ریز قابل برنامه ریزی برسفتی است که به محققان اجازه  تقلید از هندسه پیچیده رگ های خونی که بسیار ساختار یافته اند, می دهد و با این حال باید قابل انعطاف باقی نیز بماند.  مدل عروق خونی دقیق آناتومیکی که توسط این محققان ایجاد شده است، یک توزیع و بخش تنش برشی را در سراسر رگ به دست می آورد  .

 

یافته ها می تواند یک روز منجر به بهتر شدن شود, درمان های شخصی تر برای کسانی که مبتلا به فشار خون بالا و سایر بیماری های عروقی هستند.

Xiaobo Yin  (استاد دانشکده مهندسی مکانیک CU Boulder و نویسنده ارشد این مطالعه ) گفت : ایده این بود که خواص مستقل مکانیکی را به ساختارهای 3D اضافه کنیم که بتوانند بافت طبیعی بدن را تقلید کنند. این تکنولوژی به ما اجازه می دهد تا ساختارهای ریز را ایجاد کنیم که می تواند برای مدل های بیماری سفارشی شود.

 

رگ های خونی سخت شده با بیماری قلبی عروقی همراه است، اما مهندسی راه حل برای جایگزینی شریان و بافت زنده، به لحاظ تاریخی ثابت شده است که چالش برانگیز است.

 

برای غلبه بر این موانع، محققان روش منحصر به فردی را برای استفاده از نقش اکسیژن در تنظیم فرم نهایی ساختار چاپ شده با 3D پیدا کردند.  Xiaobo Yin گفت : اکسیژن معمولا این بدی را دارد که موجب ناباروری می شود, در اینجا ما از یک لایه استفاده می کنیم که اجازه نرخ ثابت از نفوذ اکسیژن را می دهد.

محققان آزادی را دارند تا کنترل کنند که کدام مناطق یک جسم سخت تر یا نرمتر باشند, در حالی که هندسه کلی را یکسان نگه می دارند .

Ding گفت : این یک پیشرفت عمیق است و اولین گام تشویق به سوی هدف ما, ایجاد ساختارهایی است که عملکردی مشابه سلول های سالم را دارند.

به عنوان یک اثبات، محققان سه نسخه از یک ساختار ساده را چاپ کردند: یک پرتو بالا توسط دو میله پشتیبانی می شود. ساختارها در شکل، اندازه و مواد یکسان بودند , اما با سه تغییر در استحکام میله چاپ شده است: نرم / نرم،  سخت / نرم و  سخت / سخت است. میله های سخت تر از پرتو بالا پشتیبانی می کنند در حالی که میله های نرمتر اجازه می دهد تا آن را به طور کامل و یا بخشی ازآن را درهم شکند.

 

محققان این شاهکار را تکرار کردند، چاپ آن طوری بود که لایه های بیرونی سخت باقی ماند، در حالی که داخلی نرم شد. چاپگر در حال حاضر قادر به کار با مواد بیولوژیکی تا اندازه 10 میکرون یا حدود یک دهم عرض موی انسان است.

Xiaobo Yin گفت : چالش این است که یک مقیاس حتی دقیق تر برای واکنش های شیمیایی ایجاد کنیم, اما ما این فرصت فوق العاده ای را برای این فناوری و پتانسیل ساخت مصنوعی بافت می بینیم.

 

منابع :

 

Materials provided by University of Colorado at Boulder. Original written by Trent Knoss. Note: Content may be edited for style and length.

 

Hang Yin, Yonghui Ding, Yao Zhai, Wei Tan, Xiaobo Yin. Orthogonal programming of heterogeneous micro-mechano-environments and geometries in three-dimensional bio-stereolithographyNature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-06685-1