چاپ سه‌بعدی بافت عضله در شرایط بی وزنی

در جهشی که می‌تواند نحوه مطالعه بدن انسان در فضا را متحول کند، پژوهشگران ETH زوریخ موفق به چاپ سه‌بعدی بافت عضله در شرایط شبیه‌سازی‌شده بی‌وزنی شدند.

به گزارش تک‌ناک، این موفقیت پژوهشگران را به تولید بافت انسانی در مدار نزدیک‌تر می‌کند؛ دستاوردی که می‌تواند از تحلیل عضلانی فضانوردان جلوگیری کند و مسیر درمان‌های نوین پزشکی روی زمین را هموار سازد.

تیم ETH به رهبری پارث چانسوریا آزمایش‌های خود را در پروازهای سهمی انجام داد، که می‌توانند برای مدت کوتاهی شرایط میکروجاذبه فضا را شبیه‌سازی کنند. تمرکز این تحقیق بر درک رشد بافت بدون دخالت مداوم جاذبه است و می‌تواند به‌عنوان پایه‌ای برای تولید زیستی در فضا عمل کند. ایجاد ساختارهای زیستی دقیق روی زمین بسیار دشوار است، چرا که جاذبه بر نحوه نشست سلول‌ها و حفظ شکل بافت چاپ‌شده تاثیر می‌گذارد. دانشمندان در چاپ زیستی سه‌بعدی از ترکیب سلول‌های زنده و ماده حامل موسوم به جوهر زیستی بهره می‌برند.

در شرایط جاذبه عادی، این جوهر پیش از جامد شدن ممکن است فرو بریزد یا تغییر شکل دهد و ساختار نهایی با واقعیت همخوانی نداشته باشد. پژوهشگران ETH برای رفع این محدودیت‌ها به میکروجاذبه روی آوردند. ساختار ماده در بی‌وزنی حفظ می‌شود و سلول‌ها به‌طور یکنواخت توزیع می‌شوند. این موضوع اجازه می‌دهد که الیاف عضلانی چاپ‌شده همانند الیاف داخل بدن انسان شکل بگیرند.

تیم پژوهشی بیان کرد: «پژوهشگران می‌توانند بدون فشارهای ساختاری، الیاف عضلانی را دقیقا همان‌طوری تولید کنند که در بدن قرار دارند. این دقت ساختاری حیاتی است؛ تنها مدل‌هایی که ساختار بدن انسان را درست بازنمایی می‌کنند، نتایج قابل اعتمادی ارائه می‌دهند.» چنین دقتی برای توسعه مدل‌های بافت واقعی ضروری است. مدل‌های دقیق به دانشمندان امکان می‌دهد که داروها را آزمایش یا روند پیشرفت بیماری‌ها را با اطمینان بیشتری مطالعه کنند.

چگونگی چاپ سه‌بعدی بافت عضله

تیم ETH زوریخ برای تحقق این دستاورد، سیستم جدیدی به نام G-FLight (نور رشته‌ای مستقل از جاذبه) طراحی کردند. این سیستم قادر است ساختارهای عضلانی زنده را در عرض چند ثانیه، حتی در طول فازهای کوتاه میکروجاذبه، چاپ کند. پژوهشگران با استفاده از رزین زیستی ویژه، بافت را در طی ۳۰ چرخه پرواز سهمی تولید کردند. نمونه‌های عضلانی چاپ‌شده در شرایط میکروجاذبه از نظر سلامت سلول‌ها و تراکم فیبر، مشابه نمونه‌های چاپ‌شده روی زمین بودند. همچنین فرایند جدید امکان ذخیره‌سازی طولانی‌مدت رزین‌های حاوی سلول را فراهم می‌آورد، که برای کاربردهای آینده در مدار اهمیت حیاتی دارد. تیم پژوهشی تصریح کرد: «نتایج نشان داد که بافت چاپ‌شده در میکروجاذبه هم از نظر زنده‌مانی سلولی و هم از نظر تعداد فیبرهای عضلانی مشابه با بافت چاپ‌شده تحت جاذبه است.»

پیشروی به سوی مهندسی بافت در فضا

این پژوهش نشان می‌دهد که میکروجاذبه چگونه می‌تواند برای توسعه مواد زیستی پیشرفته به کار گرفته شود. هدف بعدی تیم ETH زوریخ، چاپ ساختارهای پیچیده‌تر از جمله مدل‌های شبیه‌اندام در ایستگاه فضایی بین‌المللی است. این مدل‌های اندامی به دانشمندان امکان می‌دهند که بیماری‌هایی مانند دیستروفی عضلانی و تحلیل عضله ناشی از شرایط فضایی را مورد مطالعه قرار دهند. همچنین این مدل‌ها می‌توانند آزمایش داروها را سریع‌تر و ایمن‌تر کنند، چرا که شبیه‌سازی دقیقی از فیزیولوژی انسان ارائه می‌دهند. با اثبات امکان چاپ بافت عضلانی تحت میکروجاذبه، تیم ETH زوریخ مسیر جدیدی برای تحقیقات زیست‌پزشکی مبتنی بر فضا و ارتقای سلامت بلندمدت فضانوردان گشوده است.

این مطالعه در نشریه Advanced Science به چاپ رسیده است.

نوشته چاپ سه‌بعدی بافت عضله در شرایط بی وزنی اولین بار در Technoc. پدیدار شد.