تأثیر دگرگونی پرینت زیستی سه بعدی در برزیل « Fabbaloo

چارلز آر. گولدینگ و آندرسا بونافه بر پیشرفت های پیشگامانه برزیل در چاپ زیستی سه بعدی، از نوآوری های کم هزینه تا کاربردهای پیشگام در پزشکی و پایداری، تاکید می کنند.

پرینت زیستی سه بعدی یک فناوری پیشرفته است که از سلول های زنده و مواد زیستی برای ایجاد بافت ها و اندام های سه بعدی استفاده می کند. این رویکرد انقلابی در زمینه هایی مانند پزشکی احیا کننده، تحقیقات زیست پزشکی، توسعه لوازم آرایشی و بهداشتی و حتی تولید مواد غذایی کاربرد دارد. بر اساس برآوردها، انتظار می رود بازار جهانی پرینت زیستی سه بعدی به طور قابل توجهی رشد کند و تا سال 2030 به ارزش بازار بیش از 5.3 میلیارد دلار برسد که ناشی از تقاضا برای جایگزین های آزمایش حیوانی و نیاز به نوآوری در درمان های پزشکی است. این فناوری به ساختارهای بیولوژیکی پیچیده اجازه می دهد تا با دقت بازتولید شوند و راه را برای پیشرفت های علمی و راه حل های پایدارتر هموار کنند.

در ماه های اخیر، ما پیشرفت های مهمی را در ارتباط با چشم انداز چاپ زیستی سه بعدی ارائه کرده ایم، از فعالیت های پیشگامانه Agile BioFoundry و دانشگاه رایس تا خرید شرکت کانادایی Aspect Biosystems. ما در مورد پتانسیل چاپ زیستی در تحقیقات در مورد آسیب های مغزی تروماتیک و توسعه داروهای جدید بحث کردیم. ما همچنین دو مصاحبه بین المللی با محقق برزیلی برونا آلیس گومز د ملو و مدیر عامل شرکت لیتوانیایی Vital3D، ویدمانتاس شاکالیس، منتشر کردیم. امروز ما به بررسی پیشرفت های اخیر در این زمینه ادامه می دهیم و مروری بر ابتکارات مهم انجام شده در برزیل ارائه می کنیم.

دموکراتیک کردن چاپ زیستی

بنیاد اسوالدو کروز (فیوکروز) یکی از مؤسسات علمی پیشرو برزیل است که به دلیل نقشش در توسعه تحقیقات و فناوری در حوزه سلامت عمومی در سطح بین المللی شناخته شده است. محققان موسسه Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz)، با مشارکت دانشگاه Veiga de Almeida (UVA)، یک فناوری چاپ زیستی سه بعدی کم هزینه و منبع باز ایجاد کردند.

این پروژه دارای پتانسیل تجاری و اجتماعی زیادی است، به ویژه به این دلیل که جایگزینی مقرون به صرفه برای بازار چاپ زیستی سنتی ارائه می دهد. در حالی که قیمت مدل های معمولی از 13000 تا 300000 دلار متغیر است، جایگزینی که توسط Fiocruz ساخته شده کمتر از 200 دلار آمریکا است. این تفاوت قابل توجه به لطف استفاده از مواد بازیافتی و قطعات الکترونیکی مقرون به صرفه امکان پذیر است. پتانسیل برای دموکراتیک کردن دسترسی نیز در اتخاذ رویکرد سخت افزاری منبع باز وجود دارد. محققان از روش های منبع باز استفاده کردند و دستورالعمل های گام به گام را برای ساختن چاپگر زیستی در یک مخزن باز منتشر کردند که راه را برای گروه های تحقیقاتی با منابع محدود برای استفاده از این فناوری هموار می کند. این تجهیزات علاوه بر مقرون به صرفه بودن، کارایی بالایی از خود نشان داده است، به طوری که سلول های موجود در بیوئینک برای بیش از هفت روز پس از چاپ زنده می مانند، زمان کافی برای آزمایش های مختلف و حتی روش های پزشکی. تا به امروز، دو مدل تولید شده است که جدیدترین آنها در تحقیقاتی با هدف تولید مینی کبد برای پیوند استفاده شده است که تأثیر امیدوارکننده این نوآوری را در زمینه تحقیقات بهداشتی و زیست پزشکی برجسته می کند.

تحقیقات سلول های بنیادی مزانشیمی

محققان دانشگاه دولتی ریودوژانیرو (UERJ) از پرینت زیستی سه بعدی در مطالعات ابتکاری با سلول های بنیادی مزانشیمی استفاده می کنند و پتانسیل درمانی پروتئین های ترشح شده آنها را که به عنوان سکرتوم شناخته می شود، بررسی می کنند. این سلول ها در مدل های حیوانی برای درمان شرایطی مانند سیروز کبدی و آسیب های حاد ریه، نشان دادن کارایی در کاهش التهاب، بازسازی بافت ها و بهبود نشانگرهای سیستمیک، مانند سیتوکین ها و آنزیم های کبدی، مورد بررسی قرار گرفته اند. این تحقیق که در طول همه گیری COVID-19 آغاز شد، نتایج امیدوارکننده ای را نشان می دهد و به کاربردهایی اشاره می کند که می تواند برای بیماران مبتلا به بیماری های همراه متعدد مفید باشد و به آماده سازی برای چالش های بهداشت عمومی مرتبط با بیماری های جدید مشترک بین انسان و دام کمک کند.

پروژه UERJ برای توسعه جوهرهای زیستی نوآورانه برجسته است که سلول های بنیادی مزانشیمی و مولکول های زیست سازگار زیستی را در هیدروژل ها ترکیب می کند و امکان ایجاد ساختارهای چاپ شده زیستی با پتانسیل درمانی بالا را فراهم می کند. بیوئینک برای به حداکثر رساندن زنده ماندن سلول و ترویج تولید ترشحات در مقیاس بزرگ، که برای کاربردهای بازسازی ضروری است، فرموله شده است. این مطالعه از یک پلت فرم با تنظیم حرارتی استفاده می کند و شرایط ایده آل را در طول فرآیند چاپ و پلیمریزاسیون هیدروژل تضمین می کند که منجر به قالب های پایدار برای نگهداری سلول می شود. این رویکرد اجازه می دهد تا مواد بیولوژیکی سفارشی و بهینه سازی شده ایجاد شود که می تواند برای درمان های موثرتر در بیماری های همراه مانند فیبروز کبد و آسیب حاد ریه مورد استفاده قرار گیرد. با این پیشرفت ها، این پروژه نه تنها مرزهای پزشکی بازساختی را گسترش می دهد، بلکه UERJ را به عنوان یک مرجع جهانی در استفاده از چاپ زیستی برای درمان های نوآورانه قرار می دهد.

تست لوازم آرایشی

از سال 2019، Natura، یکی از بزرگترین شرکت های لوازم آرایشی برزیل، و دانشگاه سائوپائولو (USP) یک مشارکت پیشگام برای ایجاد پوست مصنوعی از طریق چاپ زیستی سه بعدی ایجاد کرده اند. این پیشرفت امکان توسعه روش های اخلاقی و پایدار برای آزمایش لوازم آرایشی را فراهم می کند و نیاز به آزمایش های حیوانی را از بین می برد. این تحقیق از جوهرهای زیستی تشکیل شده توسط سلول ها و مواد زیستی استفاده می کند که لایه به لایه برای ساخت بافت هایی که اپیدرم و درم انسان را شبیه سازی می کنند، اعمال می شود. این فناوری علاوه بر تکرار جنبه های عملکردی پوست، مانند مانع و بازسازی سلولی، هزینه ها را کاهش می دهد و توسعه محصول را تسریع می بخشد.

این تحقیق در ارتباط با مؤسسه علوم زیست پزشکی در USP انجام می شود که به تخصص علمی برای بهینه سازی شرایط چاپ و ترکیب بافت های چاپ شده زیستی کمک می کند. این همکاری تعهد Natura را به نوآوری و پایداری، در راستای روندهای نظارتی جهانی که روش های جایگزین برای آزمایش حیوانات را تشویق می کند، تقویت می کند.

استارت آپ های نوآور

BioEdTech یک شرکت برزیلی مبتکر است که بر تحقیق، توسعه و آموزش فناوری چاپ زیستی سه بعدی تمرکز دارد. با هدف دموکراتیک کردن دسترسی به راه حل های بیوتکنولوژیکی، این شرکت سیستم های چاپ زیستی مدولار و قابل تنظیم و همچنین دوره هایی را ارائه می دهد که از ساخت چاپگرهای زیستی تا کاربردهای پیشرفته را شامل می شود. محصولات آن شامل چاپگرهای زیستی، کشت های سلولی سه بعدی، و غذاهای چاپ شده زیستی، مانند جایگزین های گوشت سنتی (همانطور که قبلاً در مقاله های قبلی خود در فابالو به آن پرداختیم) می شود. این شرکت همچنین فناوری های پایدار را برای لوازم آرایشی و سایر صنایع توسعه می دهد. BioEdTech یک اکوسیستم مشترک را ترویج می کند، شرکت ها و موسسات تحقیقاتی را برای برآورده کردن نیازهای بیوتکنولوژیکی در حال ظهور یکپارچه می کند. این شرکت با بیش از 400 ساعت کلاس های ارائه شده و فناوری های پیشگام، خود را به عنوان مرجعی در ساخت بیولوژیک معرفی می کند و به پیشرفت در بهداشت، پایداری و آموزش تکنولوژیک در برزیل کمک می کند.

3DBS همچنین یک استارتاپ نوآور برزیلی است که نقش مهمی در شکل دادن به آینده پزشکی بازساختی در این کشور داشته است. عملیات آن شامل توسعه مدل های آزمایشگاهی، مانند پوست چاپ شده زیستی، موانع روده ای و کروی های کبدی است که جایگزین استفاده از حیوانات در آزمایش های ایمنی و کارآیی برای لوازم آرایشی، داروها و مواد غذایی می شود. این شرکت همچنین با استفاده از فناوری های پیشرفته ای مانند چاپ زیستی سه بعدی و الکتروریسی، داربست ها و چاپگرهای زیستی سفارشی سازی شده با خواسته های خاص مشتریان خود را ایجاد می کند و راه حل های پایدار و اخلاقی را برای تحقیقات زیست پزشکی ترویج می کند.

3DBS با الهام از ساختارهای طبیعی، مرجعی در ساخت بیومیمتیک بافت های زیستی است که نوآوری های تکنولوژیکی را با کاربردهای عملی در مهندسی بافت ترکیب می کند. این شرکت تجهیزات را توسعه می دهد و خدمات ساخت بیولوژیکی را ارائه می دهد و به ایجاد مدل های جایگزین کمک می کند که از تحقیقات عملکردی پشتیبانی می کند و اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد. 3DBS به همکاری و پیشرفت مشترک به عنوان ستون هایی برای تغییر پزشکی احیا کننده اعتقاد دارد و افق های جدیدی را برای کاربردهای علمی و بالینی باز می کند.

اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه

اکنون اعتبار مالیاتی دائمی تحقیق و توسعه (R&D) برای شرکت هایی که محصولات، فرآیندها و/یا نرم افزار جدید یا بهبودیافته را توسعه می دهند در دسترس است.

چاپ سه بعدی می تواند به افزایش اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه شرکت کمک کند. دستمزد کارکنان فنی ایجاد، آزمایش و بازنگری نمونه های اولیه چاپ شده سه بعدی معمولاً هزینه های واجد شرایط برای اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه است. به طور مشابه، زمانی که به عنوان روشی برای بهبود فرآیند استفاده می شود، زمان صرف شده برای یکپارچه سازی سخت افزار و نرم افزار پرینت سه بعدی نیز می تواند یک هزینه تحقیق و توسعه واجد شرایط باشد. در نهایت، زمانی که برای مدل سازی و پیش تولید استفاده می شود، هزینه های رشته های مصرف شده در طول فرآیند توسعه نیز ممکن است جبران شود.

چه برای ایجاد و آزمایش نمونه های اولیه استفاده شود و چه برای تولید نهایی، چاپ سه بعدی یک شاخص عالی است که فعالیت های واجد شرایط اعتبار تحقیق و توسعه در حال انجام است. شرکت هایی که این فناوری را در هر نقطه ای اجرا می کنند باید استفاده از اعتبارات مالیاتی تحقیق و توسعه را در نظر بگیرند.

نتیجه گیری

در برزیل، چاپ زیستی سه بعدی در پروژه های پیشگام توسط مؤسساتی مانند Fiocruz و UERJ و همچنین شرکت هایی مانند 3DBS و BioEdTech پذیرفته شده است. نمونه های قابل توجه شامل توسعه چاپگرهای زیستی مقرون به صرفه و همچنین استفاده از جوهرهای زیستی نوآورانه در تحقیقات درمانی سلول های بنیادی است. همکاری بین Natura و USP نیز برجسته است و از چاپ زیستی برای ایجاد مدل های پوستی برای آزمایش لوازم آرایشی استفاده می کند. این پروژه ها پتانسیل برزیل برای رهبری ابتکاراتی را نشان می دهد که علم پیشرفته را با دسترسی و پایداری ترکیب می کند.