کاربرد چاپگر سه بعدی در پزشکی

چاپگرهای سه بعدی و چاپ اندام مصنوعی

عکس زیر یکی از گوش های پروتزی است که توسط محققین دانشگاه کورنل از سلول های غضروفی زنده ساخته شده است. پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل کاربرد تازه ای از این فناوری چاپ سه بعدی را به دنیا نشان دادند.

تولید یک گوش مصنوعی تقریباً مشابه گوش طبیعی که از سلول های زنده و با کمک فناوری چاپ سه بعدی تولید شده است. محصول آن ها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله ای در PLOS ONE منتشرشده، به منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به واسطه نقایص مادرزادی مانند microtia گوش خارجی آن ها رشد کافی نداشته است.

این پروتز محصول فرآیندی چند مرحله ای است و می تواند جایگزین مواد مصنوعی قدیمی شود که بافتی شبیه استایروفوم دارند. همچنین می تواند به عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود.

برای این کار محققان نخست مدلی سه بعدی از گوش بیمار به وجود می آورند. آن ها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری می توانند درصورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقاً شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آن ها از یک پرینتر سه بعدی برای ساخت قالبی با شکل دقیق گوش استفاده می کنند.

سپس آن ها قالب را با ژل کلاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O دارد. Jell-O برندی است که در ایالات متحده ژله خوراکی تولید می کند و به نامی مصطلح برای تمام فرآورده های خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.

پس از اتمام مراحل چاپ، محققان سلول های غضروفی را به داخل ماتریس کلاژنی تزریق می کنند. برای این نمونه آن ها از نمونه های غضروفی گاو استفاده کردند، اما پیش بینی می شود که بعدتر در عمل بتوان از سلول های غضروفی ناحیه ای از بدن خود بیمار برای این کار بهره برد.

با گذراندن یکی دو روز در یک ظرف پتری مملو از مواد مغذی، سلول های غضروفی شروع به تکثیر کرده و به تدریج جایگزین کلاژن می شوند. پس ازآن گوش می تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده شده و با پوست پوشیده شود تا سلول های غضروفی در محیطی طبیعی تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کلاژن شوند.

تاکنون تیم محققان تنها توانسته اند گوش مصنوعی را روی پشت موش های آزمایشگاهی و زیر پوست آن ها کار بگذارند. پس از سه ماه اتصال به بدن موش ها، سلول های غضروفی جایگزین کل بافت کلاژن شده و کل قالب گوش را پر کرده اند. در عین حال این پروتز فرم و شکل اولیه خود را حفظ کرده است.

پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل کاربرد تازه ای از این فناوری چاپ سه بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریباً مشابه گوش طبیعی که از سلول های زنده و با کمک فناوری چاپ سه بعدی تولید شده است.

در گزارش منتشر شده از این تحقیق، جیسون اسپکتور یکی از محققین پروژه گفته است که استفاده از سلول های خود بیمار می تواند احتمال پس زدن عضو پیوندی توسط بدن بیمار را به شدت کاهش دهد. لاورنس بوناسار یکی دیگر از محققین پروژه اشاره کرده است که علاوه بر نقایص مادرزادی، این پروتز می تواند برای کسانی که گوش خارجی خود را در اثر سرطان یا حوادث از دست می دهند نیز مفید باشد.

این پروتز زمانی که برای یک کودک مبتلا به microtia مورداستفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می کنند که کار گذاشتن این پروتز در سنین 5 تا 6 سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش ها به طور طبیعی تا 80 درصد اندازه شان در بزرگ سالی رشد کرده اند.