پرینت سه بعدی یک مدل قلب ارتجاعی

تیمی از محققان در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ یک روش پرینتر سه بعدی به نامFRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel) توسعه داده اند. این فناوری امکان ایجاد مدل قلب انسان برای کمک به جراحان در عمل های پزشکی را فراهم کرده است. در این فرایند برای ایجاد بافت نرم و الاستیک از آلژینات به عنوان ماده استفاده شده است. این مدل قلب پرینت سه بعدی شده در هنگام فشار درست مثل قلب واقعی انسان تغییر شکل می دهد. بنابراین این مدل قلب پرینت سه بعدی شده یک ابزار پزشکی واقع گرایانه است که برای جراحان امکان تمرین مؤثرتری را فراهم می کند، به عنوان مثال امکان انجام بخیه در مدل های پلاستیکی غیر قابل نفوذ غیرممکن بوده است که در این مدل امکان‌پذیر شده است.

توسعه یک مدل قلب با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

پیشرفت های اخیر در حوزه پرینت سه بعدی زیستی چشمگیر بوده است. امروزه بسیاری از پزشکان از انواع روش های پرینت سه بعدی برای اکسترود سلول ها و طراحی بافت زنده استفاده می کنند و بتدریج به سمت ایجاد اندام های کاملاً کاربردی می روند. حتی اگر هنوز پیشرفت زیادی تا پیوند یک عضو پرینت سه بعدی شده زیستی درون بدن وجود داشته باشد، پروژه های اخیر بسیار دلگرم کننده بوده اند. از طرف دیگر، فناوری پرینت سه بعدی به یک روش عالی برای ساخت مدل های آناتومیک سفارشی تبدیل شده است که برای متخصصان پزشکی امکان آمادگی بهتر برای انجام یک عمل جراحی یا درک بهتر عملکرد و آناتومی انسان را فراهم می سازد. اساساً این مدل ها امکان باز آفرینی یک اندام با استفاده از داده های MRI را نیز ایجاد می کنند. دقت ساخت در برخی از فناوری های پرینت سه بعدی به قدری بالا است که می توانند عروق و سایر اجزای پیچیده را نیز ایجاد کنند.

توسعه یک مدل قلب با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی
توسعه یک مدل قلب با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

باز آفرینی خاصیت ارتجاعی بافت قلب انسان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

محققان دانشگاه کارنگی ملون می خواستند روشی برای تقلید از بافت قلب انسان توسعه دهند. این محققان توضیح دادند که از آلژینات، ماده پلیمر مشتق شده از جلبک های دریایی، استفاده کردند که با قیمتی مقرون به صرفه در دسترس می باشد. آنها از یک پرینتر سه بعدی FDM استفاده کردند اما به جای اکسترود ماده روی صفحه ساخت محفظه باز، مواد به صورت لایه به لایه در یک ظرف ژلاتین تزریق شدند.

Adam Feinberg، مهندس زیست پزشکی و یکی از نویسندگان این پژوهش گفت: “پرینت سه بعدی درون یک ژل را تصور کنید و به حباب های کوچکی که در بطری معلق هستند فکر کنید: این ژل پشتیبانی کافی برای شناور شدن به مدت نامحدود یا حداقل تا زمان بیرون آوردن را فراهم می کند. در این مورد، ژل پشتیبانی کافی از سوزن چاپگر سه بعدی ارائه می دهد”. پس از اتمام عملیات پرینت سه بعدی عضو مورد نظر، محققان باید لایه ژلاتین اطراف آن را حذف کنند. این ماده در تماس با حرارت ذوب می شود، بنابراین با افزایش دمای مخلوط، ژل از ساختار پرینت سه بعدی شده جدا می شود.

قیمت این قلب پرینت سه بعدی شده فقط ۱۰ دلار می باشد که می تواند سبب استفاده بیمارستان ها از تکنولوژی پرینت سه بعدی شود. Adam Feinberg توضیح داد که قصد دارد مواد دیگری مانند کلاژن را آزمایش کند که می توانند مدل های واقعی تری ایجاد کنند. اما در حال حاضر کلاژن هنوز خیلی گران است. در واقع قیمت پرینت سه بعدی همین قلب با استفاده از کلاژن ۲۰۰۰ دلار می باشد. وی افزود: “ما فکر می کنیم واقع گرایی کلاژن برای برخی کاربردها ارزش دارد. اما وقتی در آزمایشگاه تحقیق می کنید بهتر است از ماده ارزان تری استفاده کنید. از این رو آلژینات انتخاب مناسبی است. “

باز آفرینی خاصیت ارتجاعی بافت قلب انسان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی
باز آفرینی خاصیت ارتجاعی بافت قلب انسان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

به سوی قلب های پرینت سه بعدی شده واقعی

این تیم علاوه بر توسعه این مدل قلب، گزارش کرده اند که از همان روش پرینت سه بعدی برای طراحی سرخرگ کرونر استفاده کرده اند. هدف این محققان بررسی قابلیت نفوذ و توانایی گردش خون بوده است. این دستاورد می تواند اولین قدم برای ایجاد یک قلب با سیستم گردش خون بهم پیوسته باشد. آنچه که این تیم واقعاً امیدوارند به آن دست یابند، اعمال سلول ها به قلب پرینت سه بعدی شده برای ایجاد ضربان است. کشت این سلول ها قبلاً در آزمایشگاه آغاز شده است اما امروزه فقط ۱۰۰ میلیون سلول می تواند به طور همزمان در اندام چاپ شده قرار گیرد در حالی که برای یک قلب با اندازه طبیعی ۱۰۰ میلیارد سلول مورد نیاز است.

منبع: https://www.3dnatives.com/

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

پرینت سه بعدی یک مدل قلب با خاصیت ارتجاعی

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *