گفتگو با Vidmantas Šakaly از Vital3D « Fabbaloo

چارلز آر. گولدینگ و آندرسا بونافه با Vidmantas Šakalys، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل Vital3D Technologies به گفتگو می نشینند.

مجموعه مصاحبه های ما با کارشناسان پرینت سه بعدی تاکنون کارهای نوآورانه با شیشه، فلزات، ساخت و ساز و برنامه ریزی جراحی را پوشش داده است. ما همچنین در گفتگوی جذاب با Bruna Alice Gomes de Melo، محقق برزیلی که در ایجاد پروتکلی برای چاپ سه بعدی سلول های مغزی نقش داشت، شروع به بررسی دیدگاه بین المللی در مورد چاپ زیستی سه بعدی کرده ایم. امروز، ما تحقیقات جهانی خود را با مصاحبه با مدیر عامل Vital3D Vidmantas Šakalys ادامه می دهیم. Vital3D Technologies که در لیتوانی واقع شده است، ارائه دهنده راه حل های چاپ زیستی سه بعدی مبتنی بر لیزر است. فناوری نوآورانه آن از لیزر برای رسوب دقیق سلول‌های زنده و مواد زیستی در الگوهای سه بعدی با هدف ایجاد ساختارهای بافتی عملکردی، مقیاس‌پذیر و قابل تکرار استفاده می‌کند.

ما کنجکاو هستیم که درباره Vital 3D بیشتر بدانیم. ممکن است یک نمای کلی از شرکت و ماموریت آن به ما ارائه دهید؟

Vital 3D یک شرکت جوان است که دو سال پیش ایجاد شد. در حال حاضر 10 نفر در کشتی با ما کار می کنند. سه بنیانگذار وجود دارد: دکتر Linas Jonušauskas، متخصص در فن آوری لیزر. خودم، با پیشینه مهندسی کامپیوتر. و پروفسور دکتر پائولیوس پاکوتینسکاس، که بر جنبه های حقوقی و مربوط به ثبت اختراع تمرکز دارد.

ایده اولیه ما از دکتر Linas Jonušauskas و آرزوی او برای توسعه نوعی پرینت سه بعدی سریع و مبتنی بر لیزر بود. هنگامی که از او در مورد کاربردهای بالقوه این چاپگر سؤال کردم، شروع به بحث در مورد چاپ زیستی و اینکه چگونه نور سبز لیزر ایمن در نظر گرفته می شود، زیرا سلول ها از طریق نور سبز شفاف هستند. سپس به فکر چاپ کلیه افتادیم. من شخصاً یک همکار سابق داشتم که به دلیل عفونت کلیه و سرطان فوت کرد، بنابراین من به ویژه به این چالش کشیده شدم.

اینگونه بود که Vital 3D متولد شد. ماموریت ما توسعه فناوری چاپ زیستی سه بعدی برای چاپ کامل اندام های انسان است. هدف ما این است که با کلیه ها شروع کنیم زیرا تقاضای بسیار زیادی برای پیوند وجود دارد. تنها در ایالات متحده بیش از 100000 نفر منتظر اندام های مختلف هستند که حدود 90000 نفر از آنها کلیه هستند. متأسفانه، تنها حدود 20000 اهداکننده در هر سال در دسترس هستند.

ما در لیتوانی مستقر هستیم، جایی که یک جامعه بسیار قوی از علم و تحقیقات لیزر وجود دارد. ما می توانیم بر روی این دانشی که در اطراف ما وجود دارد، بسازیم. ما با دانشمندانی با پیشینه‌های مختلف کار می‌کنیم و با چندین مؤسسه تحقیقاتی و دانشگاهی، مانند مؤسسه سرطان لیتوانی، دانشگاه علوم بهداشت لیتوانی، و دانشگاه تجارت، مشارکت داریم. در حال حاضر، با پروژه‌های جالبی با همکاری دانشگاه اوترخت، دانشگاه توئنته، دانشگاه مدیش مرکز اوترخت در هلند و دانشگاه وورتسبورگ از آلمان، در حال همکاری بین‌المللی هستیم.

فناوری FemtoBrush چیست؟ چگونه کار می کند؟ برخی از مزایای آن برای چاپ زیستی سه بعدی چیست؟

فناوری چاپ زیستی مبتنی بر لیزر جدید نیست. در واقع، بسیاری از شرکت ها در حال توسعه چاپگرهای لیزری مختلف هستند. با این حال، علیرغم اینکه لیزر یک ابزار بسیار دقیق است، به دلیل اینکه بر اساس نقطه به نقطه چاپ می کند، به کندی عمل می کند. در اصطلاح عامیانه، می توانیم آن را با یک مداد مقایسه کنیم. اگر یک مداد به شما می دادم و از شما می خواستم که دیوار پشت سرتان را رنگ کنید، زمان زیادی می برد. فناوری اختصاصی ما به کاربران این امکان را می دهد که به طور پویا اندازه پرتو را از مداد تا غلتک نقاشی تغییر دهند. می توانید از یک غلتک برای رنگ آمیزی دیوار استفاده کنید، که بسیار سریعتر است، و سپس به مداد تغییر دهید تا یک گل کوچک با جزئیات زیاد بکشید. به زبان ساده، با تغییر دینامیک اندازه پرتو، می‌توانیم چاپ زیستی مبتنی بر لیزر را سرعت بخشیم، بسیار دقیق، تا یک میکرون چاپ، اما در عین حال از کارایی اطمینان حاصل کنیم.

این فناوری می تواند به ویژه برای غلبه بر چالش چاپ شبکه های عروقی کوچک مفید باشد. در اندام‌های بزرگ، این شبکه‌ها برای حفظ سلول‌های سالم بسیار مهم هستند، زیرا آنها مسئول رساندن اکسیژن و تغذیه به داخل بافت‌های بزرگ هستند. برای اینکه بتوانیم پرینت سه‌بعدی ارگان‌های انسان در مقیاس کامل را با موفقیت انجام دهیم، به طول‌های زیادی از شبکه‌های مویرگی با اندازه بسیار کوچک، حدود ۳ تا ۵ میکرون قطر نیاز داریم – با بازگشت به قیاس خود، باید آنها را با مداد رنگ آمیزی کنیم. در عین حال، کل اندام به خودی خود بسیار بزرگ است، بنابراین برای کارایی باید از غلتک نقاشی استفاده کنیم. فناوری ثبت شده ما برای کمک به غلبه بر این چالش در نظر گرفته شده است.

من می دانم که هدف نهایی شما پرینت سه بعدی کلیه ها است. با این حال، تا زمانی که به آن دست یابید، تصور می کنم باید روی برنامه های کاربردی دیگر کار کنید. می توانی بگویی ما بیشتر در مورد کار فعلی Vital 3D؟

درست می گویید، تا زمانی که به چاپ اعضای بدن انسان در مقیاس کامل برسیم، سفر بسیار طولانی است. در حال حاضر، ما در حال کار بر روی داربست های زیست سازگار هستیم که می توانند در مهندسی بافت برای ایجاد ارگانوئید استفاده شوند. این ساختارها به اکسیژن و تغذیه اجازه می دهند تا به سلول های داخلی ارگانوئیدها برسند تا بتوانند زنده بمانند. داربست ها به ویژه برای آزمایش دارو مهم هستند، با هدف نهایی حذف آزمایش حیوانی در توسعه دارو. در حال حاضر داربست هایی را چاپ می کنیم که توسط آزمایشگاه های مختلف که تحقیقات تخصصی در مورد بیماری های مختلف انجام می دهند، استفاده می شود. این فناوری اجازه می دهد تا آزمایشات دارویی بسیار سریعتر و کارآمدتر باشد.

یکی دیگر از کاربردهای فناوری ما ایجاد سیستم‌های آزمایشگاهی روی تراشه است که در آن کشت‌های ارگانوئیدی و سلولی خاص را در داخل دستگاه میکروسیال چاپ می‌کنیم. در حال حاضر، ما در حال توسعه نفرون روی یک تراشه هستیم که می تواند به عنوان مراحل اولیه ایجاد کلیه ها شناخته شود. نفرون واحد اصلی ساختاری و عملکردی کلیه است که فرآیند تصفیه خون در آن انجام می شود. بنابراین با نفرون روی تراشه می‌توانیم داروها را برای بیماری‌های کلیوی مختلف آزمایش کنیم.

و سومین کاربردی که ما در حال بررسی آن هستیم، استنت ها و گرافت ها است. بسیاری از استنت‌ها و گرافت‌های چاپی در حال حاضر از فلز ساخته می‌شوند که بدن آن را به عنوان ماده بیگانه می‌شناسد و به طور بالقوه می‌تواند عوارضی ایجاد کند. با چاپ از پلیمرهای زیستی می توانیم از این مشکلات جلوگیری کنیم.

ما همچنین در حال بررسی استفاده از گرافت ها به عنوان پایه ای برای شبکه های عروقی هستیم. این تلاش می‌تواند در نهایت به ما اجازه دهد پیوندی از سلول‌ها و پلیمر چاپ کنیم و از آن برای جایگزینی بخش معیوب شبکه عروقی از طریق کاشت جراحی استفاده کنیم. ما در حال آزمایش انواع مختلف پیوندها و بحث با شرکا در دانشگاه های مختلف هستیم تا بفهمیم کدامیک می تواند مفیدتر باشد.

در این نوع تحقیقات، برخی از آزمایش‌هایی که برای ارزیابی کیفیت محصول چاپ‌شده زیستی سه بعدی انجام می‌دهید، چیست؟

دو نوع تست وجود دارد. اول، آزمایش های مکانیکی، زیرا استنت ها و گرافت ها باید بتوانند فشار بسیار بالایی داشته باشند. دوم، ما به سازگاری نگاه می کنیم، یعنی این استنت ها و گرافت ها را در حیوانات کاشته می کنیم و واکنش آنها را مشاهده می کنیم. ما هنوز در مراحل اولیه هستیم، اما نشانه های بسیار امیدوارکننده ای در هر دو نوع آزمایش داریم.

با تمرکز بر تصویر بزرگتر، چالش ها و فرصت های اصلی آینده پرینت زیستی سه بعدی را در چه می بینید؟

هنوز چالش های تکنولوژیکی زیادی در چاپ زیستی وجود دارد. به همین دلیل است که بازار در حال حاضر بسیار پراکنده است. گروه‌های دانشگاهی و استارت‌آپ‌های مختلفی وجود دارند که از زوایا و رویکردهای مختلف روی آن کار می‌کنند، اما هیچ بازیگر واحدی وجود ندارد که برجسته باشد. همه ما در حال توسعه بازار و تلاش برای حل چالش های مختلف هستیم.

یکی از این چالش ها که قبلاً به آن اشاره کردم، امکان چاپ شبکه های عروقی در زمان مناسب است. چالش دیگر نحوه کنترل رشد سلولی است. به طور خاص، چگونه می توان سلول های مختلف را رشد داد و چگونه آنها را در یک اندام چاپ کرد. به عنوان مثال، کلیه حدود 20 نوع سلول مختلف دارد. بنابراین این یک چالش است زیرا شما باید از انواع مختلف سلول ها چاپ کنید و سپس بتوانید نحوه رشد آنها را کنترل کنید تا کلیه را به دست آورید.

علیرغم این چالش ها، اکثر دانشمندان در این زمینه موافق هستند که چاپ زیستی قابل انجام است و فقط موضوع زمان است. آنها موافقند که در حدود 20 سال یا بیشتر، می‌توان اولین اندام بزرگ را که به صورت زیستی چاپ شده بود، باردار کرد. این بدان معناست که بازار با سرعتی ثابت در حال پیشرفت است. و این فقط مسئله زمان است که ما پیوند اعضا را ابتدا در حیوانات و سپس در انسان ببینیم.

در حال حاضر، آنچه واقعاً به دست آمده است، چاپ پوست در مقادیر زیاد برای آزمایش لوازم آرایشی و درمان نواحی سوخته است. از آنجایی که پوست بسیار صاف است، می توانیم آن را از هر دو طرف تغذیه کنیم و برای زنده نگه داشتن سلول ها چندان به شبکه عروقی تکیه نمی کنیم.

من شخصاً معتقدم که در حدود 5 سال آینده پیشرفتی حاصل خواهد شد، کسی شروع به ساختن اندام های بزرگ خواهد کرد و سپس همه دنبال خواهند شد. فرصت‌های زیادی برای این کار وجود دارد، نه تنها پیوند، بلکه کاربردهای متفاوتی نیز دارد، مانند درمان بیماری‌ها و حذف حیوانات از چرخه توسعه دارو. به طور کلی، آنچه می توانیم به دست آوریم واقعاً چشمگیر است.

به Vital 3D برگردیم، برخی از انتظارات شما برای آینده نزدیک چیست؟

امسال به دنبال سرمایه گذاری سری A خواهیم بود. ما نیاز به سرمایه گذاری در توسعه محصولات گواهی شده را می بینیم. صدور گواهینامه بسیار مهم است و زمان می برد. در حال حاضر روی دستگاه‌های میکرو پزشکی بدون گواهی کار می‌کنیم، اما قصد داریم صدور گواهینامه را روی این محصولات آغاز کنیم. از آنجایی که بازارهای هدف ما هم ایالات متحده و هم اروپا هستند، ما به دنبال صدور گواهینامه بین المللی خواهیم بود.

نتیجه

اگرچه هنوز در مراحل اولیه خود است، فناوری پرینت زیستی سه بعدی مبتنی بر لیزر پتانسیل زیادی برای کاربردهای بی‌شماری دارد، از توسعه دارو گرفته تا ایجاد اندام‌های قابل پیوند. شرکت‌هایی مانند Vital3D باید تحت آزمایش‌های فشرده قرار گیرند و با چالش‌های نظارتی قابل‌توجهی مواجه شوند که برای اطمینان از ایمنی و عملکرد فناوری خود طراحی شده‌اند. ما هیجان زده هستیم که ببینیم آینده این استارت آپ الهام بخش لیتوانیایی چه خواهد بود.