ساخت کبد انسان با چاپگر سه بعدی

 

به گفته مدیر آمریکایی این شرکت، این روش جدید ابزار کاربردی را در اختیار محققان قرار می‌دهد که هرگز به آن دسترسی نداشتند.

بدین ترتیب محققان برای نخستین بار در تاریخ می‌توانند به صورت مصنوعی و در شرایط آزمایشگاهی بافت زنده بدن را تولید کنند و آن را در فرد بیمار مورد استفاده قرار دهند. همه این کارها را چاپگر سه‌بعدی انجام می‌دهد.

شرکت Organovo که دفتر مرکزی آن در کالیفرنیا واقع شده است فروش کبدهای تولید شده توسط چاپگر سه‌بعدی را آغاز کرد و توضیح داد این اقدام بخشی از طرح گسترده آن برای چاپ انواع مختلف ارگان‌های بدن محسوب می‌شود تا در آینده نزدیک هیچ بیماری در این زمینه با مشکل مواجه نشود.

البته شرکت Organovo هنوز نتوانسته است کبدی را با چاپگر سه‌بعدی تولید کند که به صورت مستقل به طور کامل فعالیت کند. ولی این شرکت همکاری‌هایی را با چندین آزمایشگاه تخصصی آغاز کرده است تا بافت زنده کبد بسازد و در این راستا روشی به دانشمندان پیشنهاد داده است تا بتوانند بافت‌های زنده بدن را هم با چاپگر سه‌بعدی تولید کنند. «مایکل رنارد» مدیر این شرکت آمریکایی گفت: این روش جدید ابزار کاربردی را در اختیار محققان قرار می‌دهد که هرگز به آن دسترسی نداشتند.

محققان برای نخستین بار در تاریخ می‌توانند به صورت مصنوعی و در شرایط آزمایشگاهی بافت زنده بدن را تولید کنند و آن را در فرد بیمار مورد استفاده قرار دهند. همه این کارها را چاپگر سه‌بعدی انجام می‌دهد.

چاپ سه‌بعدی انسان

 

رنارد بر این باور است که طی چند سال آینده بافت‌های تولید شده با چاپگرهای سه‌بعدی به راحتی در بدن بیماران مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توان آنها را جایگزین ارگان‌ها یا بافت‌های کوچک بدن کرد تا بیماری‌های مختلف درمان شود.

اما این سوال مطرح می‌شود که، چگونه می‌توان بافت زنده بدن انسان را چاپ کرد؟ این فرآیند زمانی آغاز شد که دانشمندان برای نخستین بار موفق شدند سلول‌های انسانی را از طریق نمونه‌برداری یا سلول‌های بنیادین تولید کنند. آنها سپس سلول‌های به دست آمده را در اختیار یک چاپگر ویژه قرار دادند و این دستگاه موقعیت آنها را در سه‌بعد اصلی ساماندهی کرد و بر اساس نوع سلول‌ها آنها را در کنار یکدیگر قرار داد و در نهایت توانست نخستین بافت زنده بدن را به صورت مصنوعی تولید کند.

در این فرآیند زمانی که سلول‌ها با برنامه‌ریزی قبلی به صورت دقیق کنار یکدیگر چاپ می‌شوند، ارسال سیگنال‌ها به یکدیگر را آغاز می‌کنند پس از انجام تعاملات لازم موقعیت خود را مشخص می‌کنند تا بتوانند یک سیستم مرتبط و گسترده را تشکیل دهند. رناد اعلام کرد که چاپگر سه‌بعدی آنها برای نخستین بار این امکان را در اختیار بشر قرار داده است تا بتوان بافت‌های کوچک بدن را از این طریق تهیه کرد.

او در این توضیحات به درستی مشخص نکرد که چه زمان می‌توان یک عضو بدن را از این طریق تولید کرد، ولی بسیاری از محققان به این نتیجه رسیده‌اند که با پیشرفت‌های علمی فاصله زیادی تا آن روز وجود ندارد که بتوان هر عضو بدن را متناسب با نیاز بیماران در چاپگر سه‌بعدی به تولید رساند.

فناوری چاپگر سه‌بعدی هم‌اکنون برای عملکرد بهتر پروتز و جایگزین‌های مغز استخوان مورد استفاده قرار می‌گیرد. ولی اعضای بدن که هر کدام از انواع مختلف سلول تشکیل شده‌اند و به منابع تغذیه متفاوت نیاز دارند، کار دشوار و پیچیده‌ای است.

بافت‌های زنده و مصنوعی

گروهی از محققان دانشگاه هاروارد پروژه‌ای را آغاز کرده‌اند تا بر اساس آن بتوانند کلیه‌های انسان را در چاپگر سه‌بعدی تولید کنند. این در حالی است که یک گروه دیگر از دانشمندان در دانشگاه لوئیزوایل در تلاشند قلب را به کمک چاپگر سه‌بعدی به تولید انبوه برسانند. 

 

رنارد در خصوص  تولید سایر اعضای بدن با استفاده از این تکنولوژی  یعنی ساخت به کمک چاپگرهای سه بعدی می‌گوید: «اگر قرار باشد در قرن جاری یک تحول بزرگ در عرصه پزشکی صورت گیرد، چاپگرهای سه‌بعدی این تحول را ایجاد می‌کنند». اگرچه این اتفاق تا چند دهه قبل کاملاً غیرممکن به نظر می‌رسید، ولی محققان هم‌اکنون به راحتی می‌توانند در شرایطی آزمایشگاهی سلول‌های بدن انسان را کشت دهند تا از آنها برای ساخت رگ‌های خونی، مجاری ادرار، پوست و دیگر اعضای زنده بدن استفاده کنند. با این وجود مهندسی اعضای بدن مبحث کاملاً متفاوتی است که طی آن فناوری‌های مدرن از جمله چاپگر سه‌بعدی به کار گرفته می‌شود تا با استفاده از ساختار سلول، تحولات بزرگ در عرصه پزشکی صورت گیرد. چاپگر سه‌بعدی به واسطه دقت بالایی که دارد، می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان و با بهترین کیفیت سیستم عروقی بدن را تولید کند و اعضای حیاتی بدن را بسازد. این مسأله می‌تواند در مواقع حیاتی از جمله تصادفات، سوختگی‌های شدید و... جان هزاران نفر را نجات دهد.

پزشکی مدرن

مایک تیش مدیر مرکز یکی از بزرگترین توسعه‌دهندگان چاپگرهای سه‌بعدی پزشکی در این خصوص گفت: «فرآیند مکانیکی برای تولید اعضای بدن در چاپگرهای سه‌بعدی کار دشواری نیست. بخش پیچیده اصلی در این زمینه مواد اولیه‌ای است که باید برای تولید اعضای بدن مورد استفاده قرار داد. این بخش از نظر بیولوژیکی محدودیت‌های فراوانی پیش‌رو دارد. این فرآیند مانند چاپ سه‌بعدی مواد پلاستیکی یا فلزی نیست. اگر شما یک شیء پلاستیکی تولید شده با چاپگر سه‌بعدی را در فضای باز قرار دهید احتمال مردن این شیء وجود ندارد. ولی بافت زنده بدن که با چاپگر سه‌بعدی ساخته می‌شود این مشکل را پیش‌رو دارد».در حال حاضر دانشمندان موفق شده‌اند به کمک چاپگرهای سه‌بعدی کبد و کلیه زنده و مصنوعی را تولید کنند. ولی بسیاری از دانشمندان هنوز نگران آن هستند که چنین عضوهایی را در بدن انسان مورد استفاده قرار دهند.

 

البته باید توجه داشت که همین چاپگرهای سه‌بعدی هوشمند می‌توانند برای تولید انواع دارو، واکسن و بافت‌های زنده برای انجام فرآیندهای تحقیقاتی مورد استفاده قرار بگیرند و روش‌هایی از جمله آزمایش روی حیوانات را آسان کنند.ساکنان کشورهای اسکاندیناوی و آمریکا بیش ازدیگر مردم جهان عمر می‌کنند و زمانی که افراد وارد دوره کهنسالی می‌شوند بیشتر از هر زمان دیگری به پیوند اعضا نیاز دارند. بر اساس آخرین آمارهای موجود، روزانه 18 آمریکایی که در انتظار پیوند اعضای بدن بسر می‌برند جان خود را از دست می‌دهند. زیرا کمبود اهدا‌کنندگان باعث می‌شود تا این افراد نتوانند بموقع عضو مورد نظر خود را دریافت کنند.به هر حال باید توجه داشت که در این زمینه موفقیت‌هایی هم صورت گرفته است.

 

سال گذشته یک دختربچه 2 ساله ساکن النویز آمریکا که بدون نای متولد شده بود، یک نای مصنوعی که به کمک سلول‌های بنیادین و در چاپگر سه‌بعدی ساخته شده بود را دریافت کرد. دولت آمریکا پس از انجام بررسی‌های فراوان پروژه پیوند این عضو را به بدن دختربچه تأیید کرد و در نهایت، برای نخستین بار این عمل جراحی با موفقیت انجام شد. هم‌اکنون وزارت بهداشت آمریکا در حال بررسی‌های گسترده‌تر است تا قلب، کبد، کلیه، ریه و دیگر بافت‌های بدن که به کمک چاپگر سه‌بعدی تولید شده است هم بتوانند در بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرند. دکتر «جرج راکلا» متخصص بیماری‌های گوارشی در مرکز درمانی Mayo و یکی از اعضای بنیاد کلیه آمریکا در این خصوص گفت: «این یک عرصه جدید در علم پزشکی محسوب می‌شود و درهای بیشماری را به روی ما باز کرده است. چاپگر سه‌بعدی این پتانسیل را دارد تا بتوانیم آنچه که تا امروز غیرممکن بود را ممکن سازیم. »

 

 

به طور کلی می‌توان گفت چاپگرهای سه‌بعدی به پزشکان امکان می‌دهند تا بتوانند نزدیک‌تر به دنیای واقعی روش‌های درمانی را دنبال کنند. در این روش پزشکان می‌توانند به کمک چند لایه سلول، انواع مختلف بیماری‌ها را درمان کنند و نقص عضوها را از بین ببرند.