پرینت سه‌بعدی قلب روی تراشه

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از گیزمگ، سیستم‌های میکروفیزیولوژیکال یا اندام‌های روی تراشه راه جدیدی را پیش روی دانشمندان گذاشته‌اند تا بتوانند اثرات داروها، جنبه‌های زیبایی و بیماری‌هایی را که ممکن است در بدن انسان ایجاد کنند بدون نیاز به انجام مراحل تست حیوانی، روی این اندام‌ها انجام دهند.

اما مشکل موجود در این مسیر، هزینه‌های بالا و زمان‌بر بودن فرآیند تولید و بازیابی داده‌هاست. با این حال، محققان دانشگاه هاروارد به تازگی مواد جدیدی ابداع کرده‌اند که به کمک آنها می‌توانند دستگاه‌های این فناوری را به طور سه‌بعدی پرینت بگیرند که شامل حسگرهای یکپارچه‌ای می‌شوند که به سادگی داده‌ها را در طول زمان جمع‌آوری می‌کند.

اندام‌هایی که محققان به طور سه‌بعدی روی تراشه پرینت می‌‌گیرند، به اندازه قسمت اتصال USB هستند و در این فناوری از سلول‌های زنده انسانی برای تقلید عملکرد اندام‌هایی چون ریه‌ها، روده، جفت و قلب و نیز مطالعه مشکلاتی از قبیل بیماری‌های قلبی استفاده می‌شود.

علاوه بر این که استفاده از این فناوری برای دانشمندان بسیار امیدبخش است، ساخت تراشه‌ها هم کار بسیار ظریف و با فرآیندی پیچیده است و محققان در تولید آن و برای جمع‌آوری داده‌ها به میکروسکوپ‌ها و دوربین‌هایی با سرعت بسیار بالا نیازمندند.

راهکار محققان کنار آمدن هم‌زمان با این دو چالش ایجاد شده از طریق تولید دیجیتالی است. آنها با ابداع جوهرهای جدید با امکان گرفتن پرینت برای پرینترهای سه‌بعدی توانستند در حالی که پیچیدگی دستگاه‌ها را بالا می‌برند، فرآیند ساخت این اندام‌ها را به طور خودکار انجام دهند.

در نهایت، محققان هاروارد شش ماده با قابلیت پرینت سه‌بعدی تولید کردند که می‌تواند با کمک حسگرهای نرم کششی تعبیه شده در داخل، ساختار بافت قلب انسان را کپی کنند. اندام‌ها در فرآیندی مداوم و خودکار قابل پرینت شدن هستند و دیواره‌ها در بافت‌های مختلف تراشه میزبان از هم جدا می‌شوند.

در واقع، محققان به لطف فناوری پرینت سه‌بعدی و تولید و یکپارچه کردن مواد کاربردی در دستگاه‌های مخصوص پرینت، توانستند حد و مرزهای پرینت سه‌بعدی را از میان بردارند. این تحقیقات نمایش قدرتمند چگونگی استفاده از این پلات‌فرم‌ها برای خلق تراشه‌های ابزاری کاربردی برای غربالگری دارویی و شبیه‌سازی دارویی است.

حسگرهای ترکیبی به دانشمندان این امکان را می‌دهد که بافت مورد نظر را در طول زمان مورد نظر و به ویژه، نحوه اثربخشی تغییرات استرسی انقباضی و مواجهه طولانی مدت اندام‌ها را با سموم مطالعه کنند.

محققان همیشه وقتی تغییرات تدریجی در رشد و تکامل بافت قلبی رخ می‌دهد، به دلیل نبود روش‌های ساده و غیرتهاجمی ارزیابی عملکرد‌های کاربردی بافت، در ابهام کار می‌کردند. اما این حسگرهای یکپارچه به دانشمندان اجازه می‌دهد که اطلاعات لازم از نحوه تکامل بافت قلبی و بهبود انقباض آن را به راحتی جمع‌آوری کنند.

مترجم: ندا اظهری