أكثر مشاريع الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد الواعدة

Bioprinting هي طريقة تجعل من الممكن تصنيع الهياكل الخلوية من bioinks محملة بالخلايا الجذعية: طبقة بطبقة، يتم ترسيب المادة الحيوية لتصميم الجلد أو الأنسجة أو حتى العضو. تخيل قلبًا أو أذنًا أو رئة أو كلية مطبوعة ثلاثية الأبعاد، مصممة خصيصًا لخلايا المريض. يا له من اختراق للقطاع الطبي! لا يزال من المبكر بعض الشيء الاعتماد على أعضاء مطبوعة بيولوجيًا قابلة للحياة ودائمة بمرور الوقت، وهو التحدي الذي يواجه باحثينا. لكن التقدم يخطو خطوات كبيرة، وعلى المدى الطويل، يمكن أن تساعدنا الطباعة الحيوية على مواجهة نقص المتبرعين بالأعضاء أو ببساطة لفهم بعض الأمراض بشكل أفضل. هنا، اخترنا بعضًا من مشاريع الطباعة الحيوية الرئيسية في العالم، سواء كانت الأنسجة المطبوعة ثلاثية الأبعاد أو الأعضاء أو أجزاء الجسم.

قلب بشري صغير مطبوع ثلاثي الأبعاد ينبض

استخدم فريق بحثي بجامعة بوسطن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتطوير نسخة طبق الأصل مصغرة لقلب بشري. تم إنشاء الجهاز باستخدام مزيج من خلايا القلب المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية وأجزاء الاكريليك المطبوعة ثلاثية الأبعاد المجهرية. إنها “مضخة موائع قلبية دقيقة أحادية الاتجاه وممكنة بدقة”، تُعرف أيضًا باسم minipump (مضخة موائع دقيقة أحادية الاتجاه مصغرة بدقة متناهية الصغر). وتتمثل الميزة المذهلة لمضخة minipump في قدرتها على الضرب من تلقاء نفسها، تمامًا مثل قلب الإنسان، وذلك بفضل لأنسجتها الحية.

يريد الباحثون استخدام هذه النسخة المتماثلة من حجرة القلب لدراسة كيفية عمل القلب في جسم الإنسان. يمكن استخدام الجهاز، على سبيل المثال، لفهم كيفية نمو القلب في الجنين بشكل أفضل، وكيفية تأثر أنسجة القلب بالمرض، أو مدى فعالية الأدوية الجديدة في علاج مثل هذه الأمراض. ثورة حقيقية يمكن أن تتجنب الحاجة للاختبار البشري في المستقبل.

حل مطبوع ثلاثي الأبعاد للفشل الكلوي

نكتشف مثالًا رئيسيًا آخر للطباعة الحيوية فيما يتعلق بالكلى. يعاني عدد لا يحصى من الأشخاص حول العالم من فشلها، ولكن بنفس القدر من السوء، لا توجد خيارات كثيرة للعلاج. هذا هو السبب في أن شركة Trestle Biotherapeutics ومقرها الولايات المتحدة تعمل على تطوير أنسجة مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن زراعتها في المرضى الذين يعانون من مرض الكلى في نهاية المرحلة. على وجه التحديد، هذا هو نسيج كلوي وظيفي بالكامل تم تصميمه ليحل محل وظيفة الكلى المفقودة سابقًا ويكملها أيضًا. وفقًا لـ Trestle Biotherapeutics ، يعمل هذا العلاج الجديد من خلال دمج بيولوجيا الخلايا الجذعية مع الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. هدف فريق Trestle ليس فقط تحرير المرضى من علاج غسيل الكلى ومنحهم المزيد من الوقت قبل الزرع،

الطباعة ثلاثية الأبعاد للقرنية يمكن أن تساعد في أمراض العيون

في كل عام، يعاني أكثر من 1.5 مليون شخص من مشاكل في القرنية يمكن أن تؤدي إلى العمى. لمعالجة هذا الأمر، أكملت مجموعة بحثية في حيدر أباد بالهند بنجاح تطوير أول قرنية مطبوعة بيولوجيًا ثلاثية الأبعاد. تم تصنيع النسيج نفسه من رابط حيوي تم الحصول عليه من أنسجة القرنية البشرية وبدون إضافة أي عناصر صناعية أو اصطناعية أخرى. يدعي المسؤولون عن المبادرة أنه مقابل كل قرنية بشرية يتم التبرع بها، يمكن طباعة ثلاث قرنيات جديدة ثلاثية الأبعاد. ستساعد هذه التطورات في مجال طب العيون في علاج أمراض مثل تندب القرنية والقرنية المخروطية. تم اختبار المشروع على الأرانب، وعلى الرغم من أنه لا يزال هناك بعض الوقت قبل استخدامه على البشر، إلا أن النتائج كانت ناجحة وواعدة جدًا.

مبيض مطبوع بيولوجي ثلاثي الأبعاد لإلقاء نظرة ثاقبة على صحة المرأة

تعتبر صحة المرأة مجالًا طبيًا غالبًا ما يُنظر إليه على أنه قيد البحث؛ هناك العديد من الشروط التي لم يتم فهمها جيدًا حاليًا. ومع ذلك، فإن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لأجزاء من الجهاز التناسلي يمكن أن تساعد العلماء على فهم سلوك الخلية بشكل أفضل، وبالتالي، الأمراض المختلفة. في عام 2022، طورت مجموعة من العلماء في مستشفى تونجي في الصين مبيضًا صناعيًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد باستخدام خلايا من الفئران وميثاك ريلويل الجيلاتين (Gelman)، وهو هيدروجين شائع يستخدم في الهندسة الحيوية. وجدوا أن هذا الهيدروجين كان خيارًا قابلاً للتطبيق للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. أشارت النتائج إلى أنه لم يكن مناسبًا لخلايا المبيض الأولية (بمعنى خلايا المبيض المأخوذة مباشرة من الأنسجة). ومع ذلك، فقد كان مناسبًا لنمو بصيلات المبيض في المختبر (أي مجموعة من الخلايا تحتوي على خلية بويضة غير ناضجة وخلايا أخرى).

الطباعة الحيوية لكبد صغير في 90 يومًا فقط

نجح باحثون في جامعة ساو باولو بالبرازيل في إنشاء نسخ مصغرة من كبد بشري من خلايا الدم. استغرقت العملية 90 يومًا فقط، من جمع دم المريض إلى إنتاج الأنسجة. تم تطوير عضويات الكبد هذه باستخدام تقنيات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد، وهي تدمج وظائف العضو المطبوع ثلاثي الأبعاد المعني. وتشمل هذه إنتاج البروتينات الحيوية وتخزين الفيتامينات وإفراز الصفراء. لإنشاء أنسجة الكبد، استخدم الفريق الطابعة الحيوية Incredible ، التي تسوقها الشركة المصنعة CELLINK، وهي واحدة من أكثر الطابعات شهرة في هذا المجال.

مشروع أذن مطبوع بيولوجيًا يساعد فتاة صغيرة على استعادة السمع

شابة من الولايات المتحدة الأمريكية تعاني من صيوان الأذن تم زرعها بنجاح بأذن مطبوعة ثلاثية الأبعاد. الحالة عبارة عن شذوذ خلقي يعيق نمو الأذن الخارجية. تم إجراء عملية الزرع من قبل شركة 3DBio Therapeutics من الكولاجين هيدروجين وخلايا الغضاريف من المريض. يكفي ما لا يزيد عن نصف جرام لحصاد الغضروف من الأذن. تُزرع الخلايا المسؤولة عن تكوين الغضاريف في خليط مغذٍ حاصل على براءة اختراع وتتكاثر نتيجة لذلك. ثم يتم خلطها بالحبر الحيوي. في غضون 10 دقائق يمكن طباعة أذن للمرضى. بعد عملية الطباعة، يتم شحن الأذن في حقيبة واقية إلى الجراح الذي يقوم بعد ذلك بعملية الزرع.
على عكس طريقة العلاج التقليدية، حيث يتم تصنيع طرف اصطناعي من غضروف ضلع، فإن هذا العلاج أقل تكلفة. يؤكد البروفيسور أنتوني أرتالا، مدير معهد ويك فورست للطب التجديدي على أهمية هذا المشروع: “هذا إنجاز كبير في مجال الطب التجديدي. تهدف الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تقديم عدد من المزايا مقارنة بالأنسجة الصناعية المصنوعة يدويًا، بما في ذلك القياس ودقة التصميم الأعلى والتكلفة الأقل. “

بنكرياس مطبوع بيولوجيًا للمساعدة في محاربة مرض السكري

يلعب البنكرياس دورًا مهمًا في الجسم لأنه مسؤول عن إنتاج الأنسولين. نتيجة لذلك، عندما تتعطل، يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة، وهي التسبب في مرض السكري. بالنظر إلى أن المرض يصيب أكثر من 463 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، فإن الدافع إلى أصبح إيجاد حلول دائمة وفعالة لعلاج مرض السكري أكثر أهمية، ويمكن أن تلعب الطباعة ثلاثية الأبعاد دورًا على وجه الخصوص. على سبيل المثال، الشركة البولندية Poblaciónes. انبثقت من فريق متعدد التخصصات من العلماء من مؤسسة البحث والتطوير للعلوم الذين كانوا أول من استخدم الطباعة الحيوية لصنع بنكرياس الكتروني مع نظام وعائي كامل في مارس 2019، الشركة مكرسة لإنشاء هذه الأعضاء كاملة الوظائف من الخلايا الحيوية المسجلة الملكية وجزر البنكرياس، وكذلك الخلايا الجذعية للمريض. إنهم يأملون ألا يوفر الحل المصمم خصيصًا حلاً لنقص الأعضاء المتفاقم في جميع أنحاء العالم فحسب، بل يمكن أن يمنع تطور المضاعفات لدى الأشخاص الذين يعانون من مرض السكري، وكل ذلك مع تقليل نفقات الرعاية الصحية.

Proiettis ومشروعها ثلاثي الأبعاد للطباعة الحيوية

Proiettis هي شركة فرنسية متخصصة في حلول الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. تقوم بتصميم وتسويق مجموعة من الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد تسمى Next Generation Bioprinting. تشتهر الشركة بشكل خاص بعملها البحثي على الجلد. يقدم Proiettis Poleski ، وهو نموذج جلد بشري كامل السماكة تم إنتاجه بالكامل بواسطة الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. بالتفصيل، يتكون هذا الجلد من مقصورة جلدية، وهي واحدة من طبقات الجلد الثلاث بين البشرة وتحت الجلد، وتتألف من الخلايا الليفية، وخلايا الأدمة، ومدمجة في النوع الأول من الكولاجين ومغطاة بطبقة خارجية مرتبة بشكل متراكب. الطبقات التي تؤدي إلى ظهور نمط ثلاثي الأبعاد. يمكن استخدام هذا الجلد ثلاثي الأبعاد المطبوع بيولوجيًا من قبل أي شخص يعاني من حروق شديدة أو سرطان أو حوادث أخرى. وفقا لبوا يتيس، تسمح الدقة العالية والدقة للطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بتصنيع الهياكل الخلوية ثلاثية الأبعاد المتحكم بها ونماذج أنسجة الجلد القابلة للتكرار. في الآونة الأخيرة، تمكنت الشركة المصنعة الفرنسية من إجراء أول تجربة سريرية لها باستخدام الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. كما قامت بتركيب منصة الجيل القادم من Bioprinting في مستشفى لتصنيع أنسجة بيولوجية قابلة للزرع.

أول إعادة بناء أنف مطبوعة ثلاثية الأبعاد

هناك عدد من الأسباب التي تجعل المريض يحتاج إلى أطراف صناعية خاصة إذا كانوا يعانون من أمراض قد تحتاج إلى جراحة. وعلى الرغم من أهمية علاج المرض بالطبع، إلا أنه قد يكون من الصعب على المريض تغيير مظهره فجأة. لحسن الحظ، قد تكون الطباعة الحيوية قادرة أيضًا على حل هذه المشكلة. في حالة من معهد السرطان بجامعة تولوز CERHUM، استطاعت مريضة فقدت جزءًا كبيرًا من أنفها وكذلك الجزء الأمامي من حنكها أثناء علاج سرطان تجويف الأنف، أن تنمو بشكل أساسي أنفها، مما سمح بذلك إعادة بناء كاملة، قام بها الدكتورة أغني وبريت بوريس والدكتور بنجامين فأجرل. تضمنت عملية القيام بذلك عددًا من الخطوات، بدءًا من مادة حيوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد تم زرعها تحت الجلد على ساعد المريض لتكوين الأوعية الدموية، أو عملية نمو الأوعية الدموية في الأنسجة. بعد شهرين،