خطوة استثنائية نحو طباعة نسيج بشري حي

لا تنفك الطابعة ثلاثية الأبعاد تدهشنا يوما بعد يوم بمزيد من التطبيقات الرائعة، ربما ستسجل صفحات التاريخ اسم هذه الطابعة كعنوان لهذا العقد من الزمن، لم لا ...!!؟

كلنا سمعنا عن تطور الأبحاث في مجال الخلايا الجذعية في الفترة الأخيرة، وخصوصا وأنها ستفتح المجال واسعا أمام العديد من الإمكانيات، ربما سنكون قادرين على إنماء أعضاء مبتورة أو استبدال كلية تالفة

ولكن هل يا ترى فكرت يوما بطابعة حيوية ثلاثية الأبعاد، تقوم بطباعة الأعضاء والنسج المختلفة بكبسة زر واحدة ..؟؟!!

تفضلوا لنتعرف في هذا المقال على هذه الطابعة ومبدأ عملها وكيفية استخدامها ....

- طريقة جديدة للطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد طورت في معهد "ويس للهندسة الحيوية" (Wyss) و "معهد هارفرد للهندسة والعلوم التطبيقية" والذين يتبع كلاهما لجامعة "هارفرد"

الطريقة الجديدة تخلق نمط معقد من بناء نسيجي ثلاثي الأبعاد مركب من عدة أصناف من خلايا وأوعية دموية دقيقة، مما يجعل هذا العمل خطوة كبيرة على طريق هدف طويل الأمد، ألا وهو خلق أنسجة بشرية حقيقة كفاية لاختبار فعالية وسلامة الأدوية والعقاقير عليها

هذه الخطوة مبكرة ولكن هامة جدا في طريق بناء بدائل فعالة وظيفيا للأنسجة المريضة أو المصابة، والتي سيكون من الممكن تصميمها عبر بيانات أجهزة (المسح الطبقي المحوري) وبمساعدة أجهزة الكمبيوتر

ومن ثم طباعتها بشكل ثلاثي الأبعاد بضغطة زر، لتكون جاهزة للاستخدام من قبل الجراحين لتبديل أو إصلاح النسج المتضررة

- مهندسو النسج كانوا قد حاولوا ولسنين انتاج نسيج بشري مصطنع في المخبر ويحوي أوعية دموية ويكون متين بشكل كاف ليخدم كبديل للنسيج البشري المتضرر

أخرين من قبل استطاعوا طباعة نسيج بشري الا أنه كان يقتصر على شرائح رقيقة لا تتجاوز سماكتها ثلث سماكة القطعة النقدية، لأنهم وعندما حاولوا طباعة طبقات أسمك كانت الخلايا في الطبقة الداخلية تعاني من نقص الأوكسجين والمواد المغذية، ولم تكن قادرة على من ثنائي أكسيد الكربون والفضلات الأخرى

لذلك كانت الخلايا تختنق وتموت

الطبيعة لديها طريقتها الخاصة حول هذه المشكلة’ من خلال إحاطة النسيج بشبكة من الأوعية الدموية الشعرية الدقيقة التي تتخل هذا النسيج لتغذيه و تخلصه من فضلاته

لذاك قام البروفيسوران "Kolesky" و "Lewis" القائمان على المشروع بتقليد هذه الوظيفة المفتاحية

وفي السابق كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد تبرع في خلق هيكلية ثلاثية الأبعاد معقدة التفاصيل، وذلك بشكل أساسي من مواد خام كالبلاستيك و المعدن

لذلك قامت البروفيسور "Lewis" وفريقها بإيجاد أنواع جديدة من الحبر قادرة على التصلب لمواد ذات خواص كهربائية وميكانيكية مفيدة

مما سمح الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تذهب وراء المعقول في مجال طباعة النسج الوظيفية

ولطباعة الأنسجة نحتاج لأحبار (مجموع حبر) فعالة وتمتلك خصائص حيوية، لذلك طور الباحثون "حبر - حيوي" أليف مع النسيج الطبيعي، والحبر يحتوي المكونات الأساسية للنسيج الحي

* فمثلا نوع من هذه الأحبار يحوي السائل الخارج خلوي ، وهو المادة الحيوية التي تربط الخلايا مع بعضها البعض في نسيج

* ونوع أخر من الحبر يحوي كلا من خلايا حية و سائل خارج خلوي

أما بالنسبة لتشكيل الأوعية الدموية الدقيقة، فتم العمل على نوع ثالث من الحبر ذو خصائص غير اعتيادية، إذ أن هذا النوع من الحبر يذوب عند تبريده عوضا عن تسخينه

هذا مكن الباحثين من طباعة أول شبكة مترابطة من الشعيرات ومن ثم إذابتها عبر تبريد المادة، ومن ثم شفط (امتصاص) السائل لصنع شبكة مجوفة أو مفرغة من الأنابيب والأوعية

ثم قام فريق جامعة "هارفرد" باختبار هذه الطريقة لتقييم قوتها ومعرفة استعمالاتها، لذلك أقدموا على طباعة نسيج ثلاثي الأبعاد بتصاميم مختلفة، حتى توجت اختباراتهم بإيجاد نمط معقد يحوي أوعية دموية دقيقة وثلاثة أنواع من الخلايا -- هذا النمط يكاد يقارب في النسيج الطبيعي في البنية والتعقيد

علاوة على ذلك، عندما قام الباحثون بحقن الخلايا الغشائية البشرية في شبكة الأوعية الدموية، قامت هذه الخلايا بإنماء بطانة الأوعية الدموية مجددا، مبقية على الخلايا حياة الخلايا ونموها في بنية النسيج

وبرأي الفريق فان النسيج الجديد سيسمح لنا بدراسة تأثيرات الأدوية المختلفة على النسيج الحي

أيضا سيسمح لنا بتسليط الضوء على بعض الوظائف المعقدة والعمليات التي تحدث في النسيج الحي، كإلتآم الجروح و نمو الأوعية الدموية وحتى تطور الأورام

وكما نرى فهندسة النسج كانت بانتظار هذه التقنية منذ زمن طويل، لأن القدرة على تشكيل شبكات من الأوعية الفعالة في النسج ثلاثية الأبعاد قبل أن يتم زرع هذه النسج، يمكننا من تشكيل أنسجة بسماكات كبيرة ، ويزيد من الإمكانية الجراحية لربط هذه الشبكات مع الأوعية الدموية الطبيعية

ذلك من شأنه ترقية التروية الدموية الفورية للأنسجة المزروعة مزيدا بذلك من فرص نجاح عمليات زراعة الأنسجة بشكل كبير.

السؤال هنا، هل من الممكن بيوم من الأيام أن تصبح طباعة الأعضاء و زراعتها شيئا اعتياديا و سهلا ...!!؟؟

و إذا حصل هذا فما تأثيره على حياه الإنسان ومتوسط عمره ... باعتبار أنه كلما تضرر عضو تستطيع استبداله بعضو أخر جديد فورا .... شاركونا بآرائكن

ترجمة : Abdulla Al- Assil

تدقيق: Abd R Mansour

تعديل الصورة:Dania Al Khalaf

المصادر:

هنا

هنا