روش جدید پرینت سه بعدی کاشت های شخصی سازی شده و ترمیم بافت را امکان پذیر می کند

پیشرفت جدید در فناوری پرینت سه بعدی درها را برای کاربردهای مختلف پزشکی از جمله ایمپلنت های سفارشی و بانداژ قلب باز می کند. محققان CU Boulder با همکاری دانشگاه پنسیلوانیا یک روش پرینت سه بعدی ابداع کرده اند که موادی را تولید می کند که هم قوی و هم انعطاف پذیر هستند و می توانند با نیازهای خاص بدن سازگار شوند.

مواد نوآورانه برای استفاده پزشکی

این تیم به سرپرستی پروفسور جیسون بوردیک از موسسه CU Boulder's BioFrontiers ماده ای ساخته اند که می تواند ضربان ثابت قلب را تحمل کند، فشار مفصل را تحمل کند و با اشکال و اندازه های مختلف مطابقت داشته باشد. یافته‌های آن‌ها در نسخه دوم اوت مجله Science منتشر شد.

بافت‌های قلب و غضروف از این نظر مشابه هستند که ظرفیت بسیار محدودی برای ترمیم خود دارند. بوردیک گفت: وقتی آنها آسیب ببینند، دیگر راه برگشتی وجود ندارد. با توسعه مواد جدید و انعطاف‌پذیرتر برای بهبود فرآیند ترمیم، می‌توانیم تأثیر زیادی بر بیماران داشته باشیم.»

نوآوری الهام گرفته از طبیعت

دستگاه‌های زیست پزشکی سنتی معمولاً به صورت انبوه تولید می‌شوند و فاقد انعطاف‌پذیری برای ایمپلنت‌های شخصی‌شده هستند. پرینت سه بعدی راه حلی را با امکان ایجاد اشکال و ساختارهای سفارشی ارائه می دهد. برخلاف چاپگرهای معمولی، پرینترهای سه بعدی اشیاء را لایه به لایه با استفاده از موادی مانند پلاستیک، فلزات یا حتی سلول های زنده می سازند.

هیدروژل‌ها که اغلب در ساخت لنزهای تماسی استفاده می‌شوند، ماده امیدوارکننده‌ای برای بافت‌های مصنوعی و ایمپلنت‌ها بوده‌اند. با این حال، هیدروژل‌های مرسوم با چاپ سه بعدی اغلب تحت استرس شکست می‌خورند، یا در هنگام کشیده شدن می‌شکنند یا تحت فشار ترک می‌خورند.

تیم بوردیک از کرم‌هایی الهام گرفتند که با درهم‌تنیدگی خود، «حباب‌های» جامد و در عین حال انعطاف‌پذیر را تشکیل می‌دهند. آنها با تقلید از این درهم تنیدگی با زنجیره‌های مولکولی طولانی، روش چاپ جدیدی به نام CLEAR (پیوستگی پس از نوردهی به کمک شروع ردوکس) ایجاد کردند.

انعطاف پذیری و چسبندگی قابل توجه

آزمایش‌ها نشان داد که مواد چاپ شده با CLEAR دوام بیشتری نسبت به روش‌های چاپ سه بعدی سنتی دارند. یکی از محققان حتی یک نمونه را با دوچرخه دوید و قدرت آن را نشان داد. علاوه بر این، این مواد به خوبی به بافت ها و اندام های حیوانی می چسبند.

مت دیویدسون، یکی از همکاران تحقیقاتی در آزمایشگاه بوردیک گفت: «ما اکنون می‌توانیم مواد چسبنده را چاپ سه بعدی کنیم که به اندازه کافی قوی باشد که بافت را به صورت مکانیکی پشتیبانی کند.

پتانسیل برای تحول مراقبت های پزشکی

Burdick تصور می کند که از این مواد برای ترمیم نقایص قلب، رساندن داروهای بازسازی کننده بافت به طور مستقیم به اندام ها، حمایت از غضروف و حتی جایگزینی بخیه های سنتی با گزینه های بدون سوزن استفاده می شود که آسیب بافت را به حداقل می رساند.

این تیم برای یک پتنت موقت ثبت کرده است و قصد دارد مطالعات بیشتری را برای درک چگونگی تعامل بافت ها با این مواد جدید انجام دهد.

فراتر از پزشکی، این روش کاربردهای بالقوه‌ای در تحقیقات و تولید دارد و با حذف نیاز به انرژی اضافی برای سخت‌کردن قطعات، فرآیند چاپ سه‌بعدی سازگارتر با محیط‌زیست را ارائه می‌دهد.

Abhishek Dhand، محقق در آزمایشگاه Burdick و دکترا گفت: “این یک روش پردازش سه بعدی ساده است که افراد می توانند در نهایت در آزمایشگاه های دانشگاهی خود و همچنین در صنعت برای بهبود خواص مکانیکی مواد برای کاربردهای مختلف استفاده کنند.” کاندیدای گروه مهندسی زیستی در دانشگاه پنسیلوانیا.

برای اطلاعات دقیق تر، مطالعه کامل را می توان در Science.org مشاهده کرد. مقاله اصلی در EurekAlert موجود است.