محققان دانشگاه شهرهای دوقلوی مینه‌سوتا یک سیستم چاپ سه بعدی تطبیقی خلاقانه ایجاد کرده‌اند که قادر به شناسایی و موقعیت‌یابی ارگانیسم‌های توزیع‌شده تصادفی است. این فناوری خودمختار نوید بهبود قابل توجهی در فرآیندهای انجماد، سایبرنتیک، تصویربرداری زیستی و توسعه دستگاه‌هایی است که با صرفه‌جویی در زمان و منابع موجودات زنده را در خود جای می‌دهند.
پیشرفت زیست ادغام با فناوری خودمختار
این سیستم چاپ سه بعدی تطبیقی پیشرفت قابل توجهی را در مدیریت دقیق موجودات زنده نشان می دهد. این سیستم می‌تواند به طور مستقل ارگانیسم‌ها را ردیابی، جمع‌آوری و با دقت موقعیت‌یابی کند، خواه ساکن باشند یا در حال حرکت. با استفاده از داده‌های بصری و فضایی بلادرنگ، این فناوری برای اطمینان از قرارگیری دقیق، که برای برنامه‌هایی که نیاز به ادغام ارگانیسم‌ها با مواد یا دستگاه‌ها ضروری است، سازگار می‌شود. این تحقیق در *Advanced Science*، یک مجله علمی معتبر منتشر شده است که تأثیر بالقوه این سیستم را در زمینه های مختلف برجسته می کند. علاوه بر این، محققان حق ثبت اختراع این فناوری نوآورانه را به ثبت رسانده‌اند و بر تازگی و پتانسیل آن برای تغییر شیوه‌های کنونی تاکید کرده‌اند.
Guebum Han، نویسنده ارشد این مطالعه و محقق سابق فوق دکتری مهندسی مکانیک در دانشگاه مینه‌سوتا، عملکرد این سیستم را توضیح داد: «چاپگر خود می‌تواند مانند یک انسان عمل کند، با چاپگر مانند دست‌ها، ماشین. سیستم بینایی به عنوان چشم، و کامپیوتر به عنوان مغز. چاپگر می تواند در زمان واقعی با موجودات متحرک یا ساکن سازگار شود و آنها را در یک آرایه یا الگوی خاص جمع کند.
به طور سنتی، چنین وظایفی به صورت دستی انجام می شد، که نیاز به آموزش گسترده دارد و اغلب منجر به ناهماهنگی می شود. سیستم جدید زمان مورد نیاز برای این فرآیندها را کاهش می‌دهد و ثبات نتایج را افزایش می‌دهد، که می‌تواند به ویژه در زمینه‌هایی مانند انجماد مفید باشد، جایی که مدیریت دقیق ارگانیسم‌ها حیاتی است. علاوه بر این، این فناوری می‌تواند موجودات زنده را از موجودات مرده جدا کند، موجودات را روی سطوح منحنی قرار دهد و آنها را با مواد و دستگاه‌هایی در اشکال قابل تنظیم ادغام کند. همچنین پتانسیل ایجاد ترتیبات پیچیده مانند سلسله مراتب ابرارگانیسم ها را دارد که ساختارهای سازمان یافته ای هستند که در کلنی های حشرات مانند مورچه ها و زنبورها دیده می شوند.
برنامه ها و پتانسیل های آینده
این فناوری می تواند چندین زمینه بیولوژیکی و مهندسی را با افزایش کارایی انجماد، امکان جداسازی موجودات زنده از موجودات مرده و تسهیل ادغام موجودات در سطوح مختلف، از جمله سطوح منحنی، تغییر دهد. این سیستم همچنین دارای پتانسیل ایجاد آرایش های پیچیده ارگانیسم ها، مانند سلسله مراتب ابرارگانیسم های موجود در کلنی های حشرات است.
برای مثال، تیم تحقیقاتی نشان داد که این سیستم می‌تواند روش‌های انجماد را برای جنین گورخرماهی بهبود بخشد و این فرآیند را ۱۲ برابر سریع‌تر از روش‌های دستی سنتی تکمیل کند. علاوه بر این، قابلیت‌های تطبیقی سیستم در آزمایش‌هایی به نمایش گذاشته شد که در آن سوسک‌ها را با موفقیت ردیابی، برداشت و به‌طور تصادفی در حال حرکت قرار داد و آنها را با دستگاه‌های کاربردی ادغام کرد.
با نگاهی به آینده، محققان قصد دارند این فناوری را با رباتیک ترکیب کنند و به طور بالقوه آن را برای تحقیقات میدانی قابل حمل کنند. این پیشرفت می تواند به دانشمندان اجازه دهد تا ارگانیسم ها را در محیط هایی که در حال حاضر دسترسی به آنها دشوار است جمع آوری و پردازش کنند. این کار همچنین پیامدهای گسترده‌تری برای پیشبرد تولید بیولوژیکی مستقل از طریق امکان ارزیابی و مونتاژ موجودات زنده به روش‌های جدید و نوآورانه دارد.
پشتیبانی و همکاری
این کار نوآورانه یک تلاش مشترک شامل چندین عضو از دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه مینه‌سوتا، از جمله دستیاران تحقیقاتی فارغ التحصیل، کایران اسمیت و دانیل وای هو نگ، دستیار پروفسور جی یونگ لی، پروفسور جان بیشوف، پروفسور مایکل مک آلپاین، و محققان سابق پسا دکتری کاناو بود. خسلا و شیا اویانگ. این پروژه همچنین از مرکز تحقیقات مهندسی (ERC) برای فناوری های پیشرفته برای حفظ سیستم های بیولوژیکی (ATP-Bio) پشتیبانی دریافت کرد. بودجه این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم، مؤسسه ملی بهداشت و پزشکی احیا کننده مینه سوتا تأمین شده است.
گام های بعدی در نوآوری بیوتکنولوژی
سیستم چاپ سه بعدی تطبیقی توسعه یافته توسط دانشگاه مینه سوتا نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در حمل و نقل و مونتاژ موجودات زنده است. با خودکار کردن فرآیند و افزایش دقت، این فناوری می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای زمینه‌های مختلف از حفظ انجماد تا تولید زیستی مستقل داشته باشد. توسعه مداوم و ادغام این سیستم با روباتیک می تواند کاربردهای آن را بیشتر گسترش دهد و آن را به ابزاری ارزشمند برای محققان در رشته های علمی مختلف تبدیل کند.
منبع: cse.umn.edu
منبع: https://3dprinting.com/news/adaptive-3d-printing-system-developed-to-handle-and-assemble-living-organisms/
