رؤیای داشتن چاپگری که بتوانیم تنها با فشردن یک دکمه قلب یا کبد را انتخاب کنیم و دستگاه خود لایه‌های پیچیده سلولی و مواد را ترکیب کرده و اندام زنده را چاپ کند، به واقعیت نزدیکتر شده است. BioBots یکی از شرکت‌های فعال در زمینه توسعه چاپگرهای زیستی با قابلیت‌های بسیار است. برای آشنایی با این نوع چاپگرها با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

متخصص مهندسی بافت، Y. Shrike Zhang می‌گوید: « چاپگر زیستی سه بعدی ایده‌ال، چاپگری است که چند دکمه داشته باشد و شما براحتی با یک کلیک بافت قلب یا کبد را انتخاب کنید». سپس از دستگاه دور شوید و دستگاه خود لایه‌های پیچیده‌ی سلولی و مواد دیگر را با هم ترکیب کند.

این فناوری در حال حاضر وجود ندارد اما به نظر می‌رسد چاپگر جدید BioBot 2 یک گام در این جهت برداشته است. این دستگاه شامل مجموعه‌ای از ویژگی‌ها است که به کاربران امکان کنترل آسان یک دستگاه قدرتمند را می‌دهد. از جمله کالیبراسیون خودکار، شش سر چاپ برای خروج شش ماده زیستی مختلف، قرار دادن مواد با دقت ۱ میکرومتر روی محور x، y و z و یک رابط نرم‌افزاری کاربر پسند که فرآیند چاپ را از ابتدا تا انتها مدیریت می‌کند. Danny Cabrera بنیانگذار و مدیرعامل BioBots می‌گوید ویژگی‌های BioBot 2 نتیجه همکاری با پژوهشگران زمینه مهندسی بافت است.

Danny Cabrera می‌گوید: «ما همکاری نزدیکی با دانشمندان داریم. و آنچه برای حرکت رو به جلو نیاز است را می‌دانیم. آنچه که ما متوجه شدیم این است که به بیشتر از یک چاپگر زیستی نیاز داریم. ما باید چیزی بیشتر از تنها توسعه یک ربات جدید را انجام دهیم».

نرم افزار ابری این شرکت موجب شده بارگذاری پارامترهای چاپ کاربران راحت باشد تا سامانه آنها را به پروتکلی برای ماشین ترجمه کند. پس از اینکه بافت چاپ شد، سامانه می‌تواند به کمک دوربین‌های جاسازی شده و نرم افزار بینایی رایانه تجزیه و تحلیل اصلی را اجرا کند. برای نمونه می‌تواند تعداد سلول‌های زنده و تعداد سلول‌های مرده در بافت چاپ شده را شمارش و یا طول آکسون در نورون‌های را اندازه‌گیری کند. Cabrera می‌گوید: «این چارچوب اجازه می‌دهد تا تأثیر پارامترهای مختلف چاپ همچون فشار و یا رزولوشن سلولی بر زیست شناسی بافت را ببینید». BioBot 1 در سال ۲۰۱۵ وارد بازار شد و در ایالت متحده با قیمت ۱۰۰۰۰ دلار فروخته می‌شود.

هر یک از سر چاپ‌های BioBot 2 می‌توانند مواد زیستی خود را تا ۴ درجه سانتیگراد سرد و یا تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم کنند. بستر چاپ نیز دمای کنترل شده‌ای دارد و با چراغ‌های مرئی و فرابنفش که موجب ارتباط متقابل در مواد و ایجاد شکل‌های چاپی جامد می‌شود، مجهز شده است.

Cabrera می‌افزاید کنترل درجه حرارت موجب آسان‌تر شدن چاپ کلاژن، از ترکیبات مهم بافت همبند و استخوانی، می‌شود. «بسیاری از افراد چاپگرهای زیستی را دستکاری می‌کنند تا کلاژن چاپ کند. برخی از آنها در یخچال و فریزر چاپ می‌شوند».

ممکن است برخی از پژوهشگران علاقه‌مند به استفاده از شش سر چاپ برای ایجاد بافتی متشکل از شش ماده مختلف نباشند. Cabrera ادامه می‌دهد این طرح اجازه می‌دهد تا پژوهشگران آزمایش‌های متعددی را انجام دهند. برای نمونه اگر پژوهشگران در حال آزمایش غلظت سلول‌ها در یک ماده زیستی هستند، این دستگاه اجازه می‌دهد تا آنها به طور همزمان شش نسخه مختلف را آزمایش کنند. « اگر شما مجبور باشید پس از هر آزمایش منتظر باشید تا سلول‌ها رشد کنند، این عمل هفته‌ها طول خواهد کشید».

یکی از اهداف طولانی مدت چاپگر زیستی این است که به پزشکان توانایی دهد تنها با فشردن یک دکمه لایه‌ای از پوست برای بیماری که دچار سوختگی شده، یا یک استخوان پیوندی با شکلی دقیق برای کسی که تصادف بدی داشته است، چاپ کنند. چنین چیزهایی در آزمایشگاه به دست آمده است، اما آنها از دریافت مجوز قانونی فاصله دارند. حتی هدف بلند مدت این است که توانایی قدرت چاپ کل اندام جایگزین و در نتیجه پایان دادن به کمبود اندام در دسترس برای پیوند، برای پزشکان فراهم شود.

Zhang با نسخه بتای BioBot 1 در آزمایشگاه علی خادم حسینی در دانشکده پزشکی هاروارد آزمایش‌هایی را انجام داد. او با استفاده از این چاپگر زیستی به ​​ایجاد اندام روی تراشه پرداخت که تقلیدی از ماهیت اصلی اندام همچون قلب، کبد و رگ‌های خونی با لایه‌هایی از انواع سلول‌های مناسب در الگوهای دقیق بود. این تراشه‌های کوچک را می‌توان برای غربالگری داروها و تحقیقات پایه پزشکی استفاده کرد.

ماشین آلات درجه یکی توسط پژوهشگرانی که دقتی در مقیاس نانومتر می‌خواهند استفاده شده است که به طور معمول حدود ۲۰۰۰۰۰ دلار قیمت دارند، همچون ۳D-Bioplotter از EnvisionTec. این دستگاه در پژوهشی در دانشگاه Northwestern استفاده شد و اعلام کردند ساختاری شبیه تخمدان موش را چاپ کرده‌اند. هنگامی که آنها این تخمدان را با سلول‌های تخم نابالغ درون یک موش کشت دادند، حیوان نوزادانی را متولد کرد.

اما چند چاپگر زیستی دیگر وجود دارند که با ماشین‌ها BioBot در قیمت رقابت می‌کنند. مهمترین آنها، یک شرکت سوئدی به نام Cellink است که سه چاپگر رومیزی با قیمت ۱۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ دلار به فروش می‌رساند.

و یک استارت‌آپ سان فرانسیسکویی به نام Aether به تازگی ارسال واحد‌های بتا به پژوهشگران برای آزمایش و دریافت بازخورد را آغاز کرده است. این شرکت وعده داده است که فروش Aether1 را با قیمت تنها ۹۰۰۰ دلار به زودی آغاز کند.

مهندسان زیستی میل درونی به سرهم بندی دارند. Zhang می‌گوید: «ما اغلب نوعی اساسی از چاپگرها را دریافت می‌کنیم و خود سر چاپ‌ها و مواد زیستی را ایجاد می‌کنیم». اما برای پژوهشگران زیست شناسی که پیش زمینه مهندسی ندارند، BioBot 2 یک دستگاه قدرتمند است.

در زمینه چاپ زیستی با استفاده از چاپگرهای سه بعدی بیشتر بخوانید:

>>روشهای نوین چاپ زیستی و بیومتریال با چاپگر های سه بعدی

>>پنج آزمایشگاهی که از چاپگر سه بعدی برای پروژه های هک زیستی استفاده میکنند

منبع: spectrum.ieee

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است».