طابعات ثلاثية الأبعاد تنحت أجسام المرضى من الداخل!

كنبرا – سمح التطور العلمي مؤخرا في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد بتطويع التقنية للاستخدامات الطبية، ومن طباعة الطعام والادوية الى اجزاء من الجسم، توصل العلماء اليوم في قفزة جديدة الى طباعة المواد الحيوية مباشرة داخل جسم الإنسان

وطور فريق من مهندسي الطب الحيوي في أستراليا روبوتا مرنا صغيرا، يمكن استخدامه التكنولوجيا مباشرة داخل الجسم مما قد يسدي خدمة كبيرة للأطباء والمرضى.

والطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد، عملية تتم فيها طباعة الهياكل الطبيعية الشبيهة بالأنسجة الحيوية باستخدام الخلايا الحية والأنسجة الطبيعية الأخرى المعروفة باسم "الحبر الحيوي"، من أجل إصلاح تلف الأعضاء أو الأنسجة أو الأوعية الدموية الممزقة.

 تعمل الطابعات الحيوية بطريقة مشابهة للطابعات ثلاثية الأبعاد و بدلاً من ضخ المواد مثل البلاستيك أو السيراميك فإنها تقوم بضخ طبقات من المواد الحيوية بما في ذلك الخلايا الحية لبناء هياكل معقدة مثل الأوعية الدموية أو أنسجة الجلد.

ويسمح استخدام الخلايا الحية في عملية الطباعة لهذه الهياكل، بالاندماج بشكل طبيعي مع جسم الإنسان، والاستمرار في النمو.

وتؤخذ الخلايا المطلوبة من المريض ثم تزرع و عادة ما يتم دمج هذه الخلايا مع مادة ناقلة عادة ما تكون نوعًا من هلام البوليمر الحيوي ، والذي يعمل كناقل جزيئي ثلاثي الأبعاد ويوفر الحماية للخلايا أثناء عملية الطباعة ثم تلتصق الخلايا بهذا الهلام وهو قوي بما يكفي للسماح بالطباعة و مرن بما يكفي للسماح بتدفق وانتشار العناصر الغذائية وحركة الخلايا.

 هذا المزيج من الخلايا المغلفة والمواد الهلامية هو ما يستخدمه مهندسو الطب الحيوي لإنشاء أنسجة مطبوعة ثلاثية الأبعاد تشبه الأنسجة الحقيقية.

 أولاً يتم عمل التصاميم ونماذج الكمبيوتر التفصيلية و غالبًا ما تستند إلى عمليات المسح مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي المحوسب المأخوذ مباشرة من المريض ثم تقوم رؤوس الطابعة الدقيقة بوضع المكونات في المكان المطلوب بالضبط وعلى مدار عدة ساعات يتم تكوين عضو باستخدام عدد كبير من الطبقات الرقيقة جدًا.

تم الاحتفاظ بالخلايا على قيد الحياة باستخدام المغذيات المسالة والأكسجين خلال العملية برمتها و يتم تحفيز الخلايا كيميائيًا وميكانيكيًا للتحكم في إعادة تشكيل الأنسجة ونموها و بعد ذلك ، يتم وضع المنتج المطبوع ثلاثي الأبعاد في حاضنة للسماح للخلايا بالنمو. 

 وعندما يصبح العضو جاهزًا  يجب استخدامه في أسرع وقت ممكن  ما لم يتم الجمع بين الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد وتقنيات الحماية بالتبريد وهو أمر حققه باحثون من مستشفى بريجهام وكلية الطب بجامعة هارفارد العام الماضي. 

نقلة نوعية

وحتى الآن، يتوجب إنشاء المواد الحيوية خارج الجسم، قبل إدخالها عن طريق الجراحة، مما قد يؤدي إلى زيادة فقدان الدم والالتهابات ومضاعفات أخرى.

وقال قائد فريق العمل، الذي طور هذه التقنية،  ثان نهو دو، إن هذا الجهاز الجديد، المسمى "F3DB"، سيقضي على تلك المضاعفات والمخاطر عن طريق الطباعة مباشرة داخل الجسم.

وقال دو  "في الوقت الحالي لا توجد تقنية متاحة يمكنها إجراء طباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة داخل جسم الإنسان".

ويتميز جهاز "F3DB" برأس طباعة ثلاثي المحاور يمكنه الانحناء والدوران باستخدام مكونات هيدروليكية على طرف ذراع آلي ناعم. 

ويمكن لفوهة الطباعة، رسم الأشكال المبرمجة مسبقا، أو يمكن تشغيلها يدويا، إذا كانت هناك حاجة إلى طباعة أكثر تعقيدا.

ويبلغ قطر أصغر نموذج أولي حوالي 11 إلى 13 ملم، على غرار المنظار الداخلي، ولكن يمكن تصغيره أكثر في المستقبل.

وقال دو، وهو أيضا مدير مختبر الروبوتات الطبية بجامعة نيو ساوث ويلز: "الروبوتات اللينة جيدة جدا للعمل مع جسم الإنسان".

ثم تابع: "يمكن للطباعة أن توفر مرونة عالية وقدرة على التكيف، وهذا يعني أنها يمكن أن تتناسب مع أي منطقة داخل جسم الإنسان".

ويعتقد دو أن الجهاز سيكون جاهزا للتسويق في السنوات الخمس إلى السبع المقبلة، في انتظار المزيد من التجارب السريرية.