شارك
الرئيسية
2 دقيقة
يختبر الباحثون عادة العلاجات الدوائية التجريبية باستخدام الأنسجة البشرية المزروعة في المختبر. لسوء الحظ، يعدّ تشكيل هذه المواد عملية معقدة ومكلفة، ما يدفع العديد من الباحثين إلى اللجوء لطرق بديلة مثل الطباعة الحيوية الثلاثية الأبعاد (bioprinting)، وهي عملية بطيئة وصعبة بحد ذاتها. لكن الآن، طور الباحثون نظام طباعة جديداً يبدو واعداً في تقليل الوقت اللازم لتشكيل عينات الأنسجة الصالحة للاستخدام في المختبر بقدر كبير. بدلاً من تشكيل المواد الخلوية الحساسة من خلال إضافة الطبقات، تعتمد الأداة الجديدة على الموجات الصوتية لتجميع مجموعة واسعة من المكونات الحيوية.
طباعة الواجهة الديناميكية
صمم فريق من مهندسي الطب الحيوي في مختبر كولينز بايومايكروسيستمز في جامعة ميلبورن مؤخراً آلة جديدة تستطيع إجراء عملية أطلق الفريق عليها اسم "طباعة الواجهة الديناميكية". وفقاً لدراسة جديدة نشرتها مجلة نيتشر (Nature)، تستطيع الطابعة الحيوية الثلاثية الأبعاد الجديدة تشكيل عينات مثل المادة الدماغية الرخوة والأنسجة الأكثر كثافة مثل العظام والغضاريف، إلى جانب تمكّنها من التغلب على العديد من العقبات في هذا المجال.
اقرأ أيضاً: علاج جديد لسرطان الكبد باستخدام الموجات الفوق الصوتية
قال رئيس مختبر كولينز بايومايكروسيستمز، ديفيد كولينز، في منشور على موقع جامعة ميلبورن: "مثلما يتطلب صنع سيارة ترتيب المكونات الميكانيكية بدقة لتؤدي وظائفها على النحو السليم، كذلك يجب تنظيم الخلايا في الأنسجة البشرية على النحو السليم. تعتمد الطابعات الحيوية الثلاثية الأبعاد حالياً على تمكُّن الخلايا من تنظيم نفسها بنفسها دون توجيه، ما يخلق مشكلات كبيرة. تتضمن هذه المشكلات عادة الإتلاف العرضي للخلايا خلال الطباعة، بالإضافة إلى مشكلات تحدّ تعقيد بنى الأنسجة.
تموضع الخلايا غير الصحيح هو من أهم أسباب فشل الطابعات الحيوية الثلاثية الأبعاد في تشكيل البنى التي تمثل الأنسجة البشرية بدقة".
موجات صوتية للحصول على الترتيب المطلوب للخلايا
تنطوي الطباعة الحيوية الثلاثية الأبعاد المستخدمة حالياً على عملية من خطوتين. في الخطوة الأولى، تشكّل المعدات بنية تتألف من الخلايا الحية ببطء من خلال إضافة الطبقات طبقة تلو الأخرى، ما يستغرق عدة ساعات عادة. تخفض هذه المدة الزمنية عادة مدة حياة هذه الخلايا لأن الخلايا تتعرض للتلوث في المختبر. أما في الخطوة الثانية، يتعين على الباحثين نقل الأنسجة من الطابعة إلى أطباق المختبرات لتصويرها وتحليلها. تتسبب هذه الخطوة الأخيرة عادة بإتلاف بنى الخلايا بطريقة تجعلها غير قابلة للاستخدام.
مع ذلك، توفر الطابعة التي طورها فريق كولينز طريقة بديلة أكثر أماناً وأكثر قابلية للتخصيص وأسرع بكثير. على عكس أغلبية طرق الطباعة الثلاثية الأبعاد، يعتمد الجهاز الجديد على الموجات الصوتية لتوليد اهتزازات في فقاعات مجهرية بالاتجاهات المرغوبة بهدف ترتيب خلايا محددة. بمجرد وضع هذه البنى الأساسية في مواقعها، يستطيع الباحثون التلاعب بها حتى تنمو مشكّلة الأنسجة البشرية الأعقد.
اقرأ أيضاً: نحن محاطون بها في كل مكان: ما هي الموجات الصوتية؟
تستطيع الطابعة الحيوية الثلاثية الأبعاد الجديدة إنجاز هذه المهام بسرعة أكبر بكثير من الطابعات الثلاثية الأبعاد التي تعتمد على إضافة الطبقات. يستغرق إكمال المهام بالطريقة الجديدة بضع ثوان فقط؛ إذ إنها أسرع بـ 350 مرة من الطرق التقليدية. إحدى الميزات الأخرى للجهاز الجديد هي قدرته على الطباعة مباشرة على أطباق المختبر، ما يضمن نمو الأنسجة دون أي اضطرابات والحفاظ على تعقيمها وخفض احتمال تلفها.
يعتقد باحثو جامعة ميلبورن أنه مع إجراء المزيد من الاختبارات والتحسينات، قد تستفيد المنشآت الطبية يوماً ما من طابعات حيوية ثلاثية الأبعاد قادرة على استخدام خلايا المريض المستخرجة من جسمه لتشكيل مئات النماذج المصغرة للمرض الذي يعانيه في غضون دقائق قليلة فقط.