چاپ سه‌بعدی بافت ریه با استفاده از یک جوهر زیستی جدید

به نقل از ساینس‌دیلی، اکنون پژوهشگران هندی موفقیت خود را در ایجاد یک جوهر زیستی مبتنی بر مخاط برای چاپ سه‌بعدی بافت ریه اعلام کرده‌اند. این پیشرفت روزی می‌تواند به مطالعه و درمان بیماری‌های مزمن ریوی کمک کند.

اگرچه برخی از افراد مبتلا به بیماری‌های ریوی، پیوند دریافت می‌کنند اما اندام‌های اهدایی همچنان کم هستند. به عنوان یک جایگزین می‌توان از داروها و سایر درمان‌ها برای مدیریت علائم استفاده کرد اما هیچ درمانی برای اختلالاتی مانند بیماری انسداد مزمن ریه و فیبروز سیستیک در دسترس نیست.

پژوهشگران به جستجوی داروهای بهتر ادامه می‌دهند و اغلب به آزمایش روی جوندگان متکی هستند اما مدل‌های حیوانی فقط تا اندازه‌ای می‌توانند پیچیدگی‌ بیماری‌های ریوی را در انسان نشان دهند و ممکن است ایمنی و کارآیی داروهای جدید را به ‌طور دقیق پیش‌بینی نکنند. در همین حال، مهندسان زیستی به بررسی تولید بافت ریه در آزمایشگاه می‌پردازند و سعی دارند یک مدل دقیق‌تر را برای مطالعه ریه‌های انسان ارائه دهند.

یک روش، ارائه ساختارهای چاپ سه‌بعدی است که از بافت انسان تقلید می‌کنند اما طراحی یک ماده زیستی مناسب برای حمایت از رشد سلولی همچنان چالش‌برانگیز است. بنابراین، «آشوک رایچر»(Ashok Raichur) پژوهشگر «موسسه علوم هند»(IISc) و همکارانش برای غلبه بر این مانع تلاش کردند.

این گروه پژوهشی کار خود را با پلیمر «موسین»(Mucin) آغاز کردند که به طور گسترده برای چاپ زیستی مورد بررسی قرار نگرفته است. بخش‌های ساختار مولکولی این پلیمر ضد باکتری شبیه به فاکتور رشد اپیدرمی است که اتصال و رشد سلول را تقویت می‌کند.

رایچر و همکارانش، موسین را با انیدرید متاکریلیک واکنش دادند تا «موسین متاکریله‌شده»(MuMA) را تشکیل دهند که پس از آن با سلول‌های ریه ادغام شد. اسید هیالورونیک که یک پلیمر طبیعی در بافت‌هاست نیز برای افزایش رشد سلولی و چسبندگی به MuMA اضافه شد. جوهر زیستی پس از چاپ در الگوهای آزمایشی شامل شبکه‌های گرد و مربع، در معرض نور آبی قرار گرفت تا مولکول‌های MuMA را به هم متصل کند. پیوندهای متقابل، ساختار چاپ‌شده را به شکل یک ژل متخلخل تثبیت کردند که به راحتی آب را برای حمایت از بقای سلول جذب می‌کرد.

پژوهشگران دریافتند که منافذ به هم پیوسته در ژل، انتشار مواد مغذی و اکسیژن را تسهیل می‌کند و به تقویت رشد سلولی و تشکیل بافت ریه می‌پردازد. ساختارهای چاپ‌شده غیرسمی بودند و به آهستگی تحت شرایط فیزیولوژیکی تجزیه شدند. به همین دلیل، ساختارها می‌توانند برای ایمپلنت‌هایی مناسب باشند که در آنها چارچوب چاپ‌شده به تدریج با بافت ریه تازه رشدکرده جایگزین می‌شود. همچنین، می‌توان از این ماده برای ساخت مدل‌های سه‌بعدی ریه‌ به منظور مطالعه فرآیندهای بیماری ریوی و ارزیابی درمان‌های بالقوه استفاده کرد.

این پژوهش در مجله «ACS Applied Bio Materials» به چاپ رسید.