امسال شاهد پیشرفت‌های قابل‌توجهی در بخش پزشکی بودیم، از جمله یک برنامه کاربردی جدید در چاپ سه بعدی برای تحقیقات فولیکول مو توسط محققان موسسه پلی‌تکنیک Rensselaer مستقر در ایالات متحده (RPI).
صنعت چاپ سه بعدی با Pankaj Karande، دانشیار، مهندسی شیمی و بیولوژیکی در RPI برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این مطالعه جدید مصاحبه کرد.
این تحقیق که همچنین شامل کارولینا کاتارینو، نویسنده اصلی و شریک مشترک Grupo Boticario است، پتانسیل مطالعات آزمایشگاهی را برای پیشبرد مولکول‌هایی که باعث رشد مو و بهبود موفقیت پیوند می‌شوند، بررسی می‌کند. این رویکرد نوآورانه نویدبخش تسریع توسعه پیوند پوست پیچیده است، به ویژه برای کاربردهای پزشکی احیا کننده مانند درمان قربانیان سوختگی مفید است.
این وسوسه انگیز است که فکر کنیم اکنون توانسته ایم راه حلی برای ترمیم مو ایجاد کنیم. ترجمه مطالعات اثبات مفهوم ما برای نشان دادن اینکه می‌توانیم موهای کاملاً رشد یافته را در پوست انسان ایجاد کنیم، به تحقیقات و بهینه‌سازی بیشتری نیاز دارد. ناگفته نماند ملاحظات نظارتی در ترجمه این تحقیق به بیماران انسانی. پروفسور کاراند می گوید: مطالعات ما کمک های مهمی کرده است، اما هنوز کار زیادی در پیش است.
چاپ زیستی فولیکول های مو عملکردی در سازه های پوستی
پروفسور Karande توضیح می دهد که برای تولید نمونه پوست چاپ شده، مرحله اولیه شامل طراحی بیو جوهر متشکل از مواد زیستی مانند پروتئین ها و سلول ها است. این تیم با رضایت بیمار، این سلول ها را از نمونه های دور ریخته شده پوست یا جداسازی داخلی یا خرید تجاری آنها تهیه کردند. فرآیند جداسازی تقریباً دو هفته طول می‌کشد و پس از آن سلول‌ها تحت یک مرحله کشت و گسترش در آزمایشگاه به مدت 1 تا 4 هفته قرار می‌گیرند تا تعداد آنها افزایش یابد. متعاقبا، سلول ها با پروتئین ها و سایر مواد زیستی ترکیب می شوند تا جوهرهای زیستی را فرموله کنند.
سپس بیو جوهرها در تجهیزات چاپ زیستی بارگذاری می شوند که از نظر مفهومی بسیار شبیه به چاپگرهای سه بعدی معمولی است. این تیم به جای استفاده از جوهرهای ساخته شده از پلاستیک ذوب شده، پلیمرها یا رزین ها، از کارتریج های پر از مواد بیولوژیکی استفاده می کند. پس از بارگذاری، یک الگوریتم از پیش برنامه ریزی شده رسوب هر ماده را هدایت می کند و یک بافت سه بعدی ایجاد می کند. این فرآیند با رسوب پایین ترین لایه (درم) شروع می شود که عمدتاً از کلاژن I و سلول های پوستی تشکیل شده است. پس از ژل درم، چاپ به فولیکول های مو و لایه خارجی پوست (اپیدرم) تبدیل می شود. کل فرآیند چاپ برای 12 نمونه (هر کدام حدود یک اینچ قطر) معمولاً حدود 1 ساعت طول می کشد.
پس از چاپ، نمونه ها در یک محیط کنترل شده با تغییرات منظم محیطی، حفظ دمای مطلوب و CO انکوباسیون می شوند.2 سطوح این دوره کمون تقریباً 2 هفته ای به بافت اجازه می دهد تا به مرحله نهایی خود بالغ شود. متعاقباً، نمونه‌های پوستی چاپ‌شده تحت ارزیابی مواد آزمایشگاهی قرار می‌گیرند که نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در تکنیک‌های مختلف مهندسی بافت است.
انقلابی در بازسازی فولیکول مو
او همچنین توضیح داد که بازسازی فولیکول‌های مو با استفاده از سلول‌های مشتق شده از انسان به دلیل از بین رفتن ویژگی‌های شبیه سلول‌های بنیادی در خارج از محیط طبیعی، چالش برانگیز است. سلول ها برای تولید فولیکول های جدید بدون این زمینه تلاش می کنند. تحقیقات نشان می دهد که کشت آنها در یک محیط سه بعدی تا حدی ظرفیت آنها را بازیابی می کند و به طور بالقوه فولیکول ها یا شفت های جدید را تشکیل می دهد. به گفته پروفسور، برای مقابله با این چالش، رویکرد منحصر به فرد تیم از فناوری چاپ زیستی برای بازسازی محیط سه بعدی استفاده می کند و به گفته پروفسور، بازیابی ظرفیت القایی سلولی در بازسازی مدل پوست با فولیکول های مو را تسهیل می کند.
از نقطه نظر فنی، چالش اصلی در تحقق این پروژه شامل ادغام انواع سلول های مختلف در جوهرهای زیستی تعیین شده و تراز کردن سخت افزار و نرم افزار برای ساخت بافت انسانی کاربردی است. هماهنگی این عناصر مانع فنی قابل توجهی برای تیم ایجاد کرد و پیچیدگی پیشبرد بازسازی فولیکول مو را برجسته کرد.
زمانی که در مورد مدل‌های آزمایشگاهی برای آزمایش اثربخشی و سمیت ترکیبات صحبت می‌کنیم، انتظار هیچ عارضه جانبی از داشتن فولیکول مو را نداریم. گنجاندن چنین ساختاری می تواند ظرفیت پیش بینی ما را برای درک اثر یک ترکیب افزایش دهد، زیرا این مدل از نظر فیزیولوژیکی مرتبط تر است و به ما امکان می دهد سایر فرآیندهای بیولوژیکی مانند رشد مو را مطالعه کنیم. با توجه به استفاده بالقوه این مدل‌ها برای پزشکی بازساختی، همیشه خطر رد شدن توسط بدن مانند هر پیوندی وجود دارد. در آینده، این تیم قصد دارد به طور بالقوه فناوری مورد استفاده برای تولید مدل‌ها را با استفاده از سلول‌های مشتق شده از بیمار با استفاده از سلول‌های iPSC ترکیب کند که می‌تواند احتمال رد شدن را کاهش دهد.
پیمایش در چاپ زیستی: سفارشی سازی و واقعیت های بیولوژیکی
فناوری‌های مختلف چاپ زیستی، از جمله اکستروژن، جوهر افشان، لیزر به کمک لیزر و استریولیتوگرافی توسط محققان مورد بررسی قرار گرفته‌اند. هر فناوری نیاز به سفارشی سازی در پروتکل چاپ، ترکیب بیوئینک، مکانیسم اتصال متقابل و پخت دارد. پروفسور می‌گوید که ترکیبی از جوهرهای زیستی، چاپگر زیستی و برنامه‌های چاپ، تیم را قادر می‌سازد تا یک مدل سه بعدی را با محدودیت‌های مربوطه طراحی کند.
با این حال، حتی اگر چنین فناوری به ما امکان می دهد پیچیدگی آنچه در آزمایشگاه ایجاد می شود را افزایش دهیم، هنوز برای انجام بسیاری از کارها به زیست شناسی متکی هستیم. ما می‌توانیم تراکم موهایی را که می‌خواهیم چاپ کنیم مشخص کنیم و حتی جهت رشد را هدایت کنیم. با این حال، رنگ مو و انحنای فیبر بیشتر توسط DNA درون سلول ها تعریف می شود.
وی در ادامه توضیح داد که در حال حاضر مدل‌های توسعه‌یافته در آزمایشگاه در شرایط کنترل‌شده دما، رطوبت و بدون قرار گرفتن در معرض مستقیم نور خورشید تولید می‌شوند. با حرکت رو به جلو در توسعه این مدل‌ها، عوامل محیطی مانند قرار گرفتن در معرض نور خورشید و همچنین شرایط مختلف رطوبت و کاربرد مواد برای تست استحکام مدل مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت.
بهینه سازی پیچیدگی مدل پوست برای کاربردهای آینده
کار ارائه شده اثبات مفهومی است که کارایی چاپ زیستی سه بعدی را در افزایش پیچیدگی مدل های پوست بازسازی شده نشان می دهد. در حالی که هنوز برای تجاری سازی آماده نیست، تیم به طور فعال در حال اصلاح پروتکل چاپ و بهبود ترکیب رسانه برای یک دوره فرهنگی طولانی است. چاپگرهای زیستی فعلی می‌توانند چندین بافت یا اندام‌های کوچک از فولیکول‌های مو را در عرض یک ساعت تولید کنند و با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود توان عملیاتی افزایش یابد. تمرکز بر پیشرفت تکنیک و بهینه سازی مقیاس پذیری برای برنامه های آینده باقی می ماند.
پروفسور توضیح داد که هدف تیم بهینه سازی شرایط برای رشد و بلوغ پایدار است. آنها علاقه خود را به ارزیابی قابلیت زنده ماندن بافت مهندسی شده، به ویژه فولیکول های مو، برای رشد ساقه های مو هنگام پیوند به مدل حیوانی ابراز می کنند. گام بعدی شامل انتقال به آزمایشات بالینی قبل از اینکه فناوری به بازار عرضه شود، است.
ما علاقه مند به بررسی پتانسیل مدل خود برای آزمایش آزمایشگاهی ترکیبات موضعی مختلف و قدرت یا سمیت آنها برای کاربردهای مختلف پزشکی و آرایشی هستیم. برای این مورد، هنگامی که این بهینه‌سازی‌ها و اعتبارسنجی‌های آزمایشگاهی انجام شد، مدل می‌تواند تجاری‌سازی شود. منتظر به‌روزرسانی‌های آتی باشید زیرا قصد داریم پیشرفت‌ها و یافته‌های خود را از طریق انتشارات در آینده نزدیک به اشتراک بگذاریم.»
همه را بخوانید پوشش صنعت چاپ سه بعدی از Formnext 2023.
چه می کند آینده پرینت سه بعدی برای ده سال آینده نگه دارید؟
چی چالش های مهندسی آیا در دهه آینده باید در بخش تولید مواد افزودنی مورد توجه قرار گیرد؟
برای به روز ماندن از آخرین اخبار پرینت سه بعدی، فراموش نکنید که مشترک شوید خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی یا ما را دنبال کنید توییتر، یا صفحه ما را در آن لایک کنید فیس بوک.
وقتی اینجا هستید، چرا مشترک ما نمی شوید یوتیوب کانال؟ شامل بحث، خلاصه، فیلم کوتاه، و پخش مجدد وبینار.
آیا به دنبال شغل در صنعت تولید مواد افزودنی هستید؟ بازدید کنید مشاغل پرینت سه بعدی برای انتخاب نقش ها در صنعت
تصویر برجسته از چپ به راست نشان می دهد: پانکاج کاراند و کارولینا کاتارینو. عکس از طریق RPI.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/interview-from-cells-to-strands-rpi-researchers-bioprint-the-building-blocks-of-hair-growth-227301/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=interview-from-cells-to-strands-rpi-researchers-bioprint-the-building-blocks-of-hair-growth
