"سويفت" تقنية متطورة تستعيد نشاط أنسجة الجسم
نبأ : تمكن فريق من باحثي معهد هارفارد وكلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية من التغلب على تحد كبير الذي يمثله نقص الكثافة الخلوية في الأعضاء الوظيفية، من خلال الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد.
ومن خلال الكشف هذا سيتمكن العلم من تصنيع أوعية دموية استنادا على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تستكمل بالخلايا الجذعية وتوليد الأنسجة التي تمد الجسم بوظائف عالية الجودة.
ابتكر هؤلاء الباحثون عملية طباعة حيوية جديدة تسمى "سويفت" (SWIFT) القادرة على طباعة قنوات الأوعية الدموية ثلاثية الأبعاد في مصفوفات حية تتكون من كتل بناء الأعضاء المشتقة من الخلايا الجذعية، ما يؤدي إلى أنسجة محددة ذات كثافة ووظيفة عالية.
أنموذج جديد لتصنيع الأنسجة
تتألف هذه المقاربة المبتكرة، الموصوف بأنها "أنموذج جديد لتصنيع الأنسجة"، من خطوتين. تشكل أولاً مئات الآلاف من ركام الخلايا الجذعية في مصفوفة حية وكثيفة. ووفقًا لفريق البحث، تحتوي هذه المصفوفة الكثيفة على نحو 200 مليون خلية في كل مليلتر. في الخطوة الثانية، تُدمج شبكة الأوعية الدموية في المصفوفة بإزالة الحبر الحيوي. وتسمح شبكة الأوعية الدموية التي تنتج الأوكسجين والمغذيات الحيوية الأخرى بالوصول إلى الخلايا في المصفوفة، ما يبقيها حيةً.
تستخدم تقنية سويفت الجديدة المجاميع الخلوية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات وتُدمج بالمصفوفة خارج خلية مصممة خصيصًا لإنشاء مصفوفة حية، يتم ضغطها باستخدام الطرد المركزي.
لا شك في إن هندسة الأنسجة وطباعتها بتقنية الأبعاد الثلاثة مجال جديد، تستخدم فيه الخلايا والتقانة الحيوية لتحل محل آلية تجدد الأنسجة الإنسانية التالفة أو المريضة داخل جسم الإنسان، وهذا ما يحصل اليوم بإنشاء هياكل محددة في مفاعلات حيوية خارج جسم الإنسان، يتم فيه تخليق أنسجة لزرعها في جسم المريض من خلال الجراحة.
تقنية تخليق أنسجة بشرية
يستخدم باحثون في معهد تيراساكي وجامعة أوهايو الأميركيين الطباعة الروبوتية مباشرة داخل جسم الإنسان، باستخدام حبر حيوي يحمل الخلايا الحية بدقة متناهية، من خلال تقنية قابلة للبرمجة والطباعة لتخليق أنسجة بشرية.
بحسب تقارير متقاطعة، على هذه التقنية أن تلبي شروطًا محددة: درجة حرارة المواد الحيوية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد مثل درجة حرارة جسم الإنسان، بحدود 37 درجة مئوية؛ تواؤم الخطوات الإجرائية في طباعة الأنسجة مع طبيعة جسم المريض مثل الاعتماد على الأشعة فوق البنفسجية للربط بين الأنسجة.
تمكن الباحثون من تصميم حبر بيولوجي خاص مصمم للطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة داخل جسم الإنسان بتركيبة جديدة سموها "جي إل إم" (GLM)، لبناء هياكل تتشكل عليها الأنسجة المخلقة، كما استخدموا مادة هلامية مكونة من مادة بيولوجية فيها جيلاتين ميثاكريلوفيل، ومزجوها مع مادة طينية من اللابونيت إضافة إلى مادة ميثيل السيلولوز الملينة بهدف تغيير بنية الحبر الحيوي والتمكن من طباعة الأنسجة داخل جسم الإنسان مباشرةً.
نتائج مبشرة
أظهرت الدراسات أن النتائج مبشرة باستخدام هذا الحبر الحيوي. فقد أظهرت الخلايا الليفية خصائص ميكانيكية ثابتة وقدرة على البقاء من 71 إلى 77 في المئة مدة 21 يوما في الهياكل المطبوعة داخل الأنسجة. كذلك، تغلب الباحثون على عقبة أخرى في هندسة الأنسجة داخل الجسم، تتمثل في علمية ربط الهيكل المخلقة بالطباعة ثلاثية الأبعاد على أسطح الأنسجة الحية الناعمة، مستخدمين تقنية "تعشيق" فريدة من نوعها باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد الروبوتية، حيث قاموا بإحداث ثقوب في الأنسجة الناعمة وملئها بالحبر الحيوي ليشكل رابطا أو مرساة للسقالة المطبوعة والتصاقها بشكل قوي بالأنسجة الناعمة.
ومن خلال الكشف هذا سيتمكن العلم من تصنيع أوعية دموية استنادا على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تستكمل بالخلايا الجذعية وتوليد الأنسجة التي تمد الجسم بوظائف عالية الجودة.
ابتكر هؤلاء الباحثون عملية طباعة حيوية جديدة تسمى "سويفت" (SWIFT) القادرة على طباعة قنوات الأوعية الدموية ثلاثية الأبعاد في مصفوفات حية تتكون من كتل بناء الأعضاء المشتقة من الخلايا الجذعية، ما يؤدي إلى أنسجة محددة ذات كثافة ووظيفة عالية.
أنموذج جديد لتصنيع الأنسجة
تتألف هذه المقاربة المبتكرة، الموصوف بأنها "أنموذج جديد لتصنيع الأنسجة"، من خطوتين. تشكل أولاً مئات الآلاف من ركام الخلايا الجذعية في مصفوفة حية وكثيفة. ووفقًا لفريق البحث، تحتوي هذه المصفوفة الكثيفة على نحو 200 مليون خلية في كل مليلتر. في الخطوة الثانية، تُدمج شبكة الأوعية الدموية في المصفوفة بإزالة الحبر الحيوي. وتسمح شبكة الأوعية الدموية التي تنتج الأوكسجين والمغذيات الحيوية الأخرى بالوصول إلى الخلايا في المصفوفة، ما يبقيها حيةً.
تستخدم تقنية سويفت الجديدة المجاميع الخلوية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات وتُدمج بالمصفوفة خارج خلية مصممة خصيصًا لإنشاء مصفوفة حية، يتم ضغطها باستخدام الطرد المركزي.
لا شك في إن هندسة الأنسجة وطباعتها بتقنية الأبعاد الثلاثة مجال جديد، تستخدم فيه الخلايا والتقانة الحيوية لتحل محل آلية تجدد الأنسجة الإنسانية التالفة أو المريضة داخل جسم الإنسان، وهذا ما يحصل اليوم بإنشاء هياكل محددة في مفاعلات حيوية خارج جسم الإنسان، يتم فيه تخليق أنسجة لزرعها في جسم المريض من خلال الجراحة.
تقنية تخليق أنسجة بشرية
يستخدم باحثون في معهد تيراساكي وجامعة أوهايو الأميركيين الطباعة الروبوتية مباشرة داخل جسم الإنسان، باستخدام حبر حيوي يحمل الخلايا الحية بدقة متناهية، من خلال تقنية قابلة للبرمجة والطباعة لتخليق أنسجة بشرية.
بحسب تقارير متقاطعة، على هذه التقنية أن تلبي شروطًا محددة: درجة حرارة المواد الحيوية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد مثل درجة حرارة جسم الإنسان، بحدود 37 درجة مئوية؛ تواؤم الخطوات الإجرائية في طباعة الأنسجة مع طبيعة جسم المريض مثل الاعتماد على الأشعة فوق البنفسجية للربط بين الأنسجة.
تمكن الباحثون من تصميم حبر بيولوجي خاص مصمم للطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة داخل جسم الإنسان بتركيبة جديدة سموها "جي إل إم" (GLM)، لبناء هياكل تتشكل عليها الأنسجة المخلقة، كما استخدموا مادة هلامية مكونة من مادة بيولوجية فيها جيلاتين ميثاكريلوفيل، ومزجوها مع مادة طينية من اللابونيت إضافة إلى مادة ميثيل السيلولوز الملينة بهدف تغيير بنية الحبر الحيوي والتمكن من طباعة الأنسجة داخل جسم الإنسان مباشرةً.
نتائج مبشرة
أظهرت الدراسات أن النتائج مبشرة باستخدام هذا الحبر الحيوي. فقد أظهرت الخلايا الليفية خصائص ميكانيكية ثابتة وقدرة على البقاء من 71 إلى 77 في المئة مدة 21 يوما في الهياكل المطبوعة داخل الأنسجة. كذلك، تغلب الباحثون على عقبة أخرى في هندسة الأنسجة داخل الجسم، تتمثل في علمية ربط الهيكل المخلقة بالطباعة ثلاثية الأبعاد على أسطح الأنسجة الحية الناعمة، مستخدمين تقنية "تعشيق" فريدة من نوعها باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد الروبوتية، حيث قاموا بإحداث ثقوب في الأنسجة الناعمة وملئها بالحبر الحيوي ليشكل رابطا أو مرساة للسقالة المطبوعة والتصاقها بشكل قوي بالأنسجة الناعمة.