هر سال‌ میلیون‌ها نفر از جمله کسانی که دارای نقص کارکرد برخی اندام‌ها مثل کلیه هستند‌در صف افراد در انتظار پیوند عضو قرار می‌گیرند. در حال حاضر تنها راه تامین نیاز این افراد، برداشتن عضو از بدن فرد دیگری است.

ایده تولید لوازم یدکی بدن انسان

بالا بودن تقاضا و پایین بودن عرضه سبب شده که دانشمندان به فکر یافتن راه حلی برای این مشکل باشند. یکی از شیوه هایی که در چند سال اخیر توجه جامعه پزشکی را به خود جلب کرده، «پرینت سه بعدی» است.

پرینت سه بعدی

پرینترهایی که متون و تصاویری را روی کاغذ پرینت می کنند برای بسیاری از ما وسیله ای آشنا به شمار می روند. این دستگاه ها فقط روی دو بُعد کار می کنند و خروجی آنها به صورت یک برگه کاغذ است. اما پرینترهای سه بعدی، دستگاه هایی هستند که خروجی آنها به صورت یک جسم سه بعدی است.در سال های اخیر، انواع مختلفی از پرینترهای سه بعدی وارد بازار شده اند که می تواند اشیای مختلفی را از مجسمه های کوچک پلاستیکی تا سازه های فلزی و بتونی تولید کند. اما یکی از جذاب ترین پرینترهای سه بعدی، برای تولید انواع بافت طبیعی بدن انسان به کار می رود.

پرینترهای سه بعدی زیستی

دستگاه هایی که برای شبیه سازی انواع بافت و اندام طبیعی بدن به کار می رود در اصطلاح «پرینتر سه بعدی زیستی» نام دارند. برای استفاده از این پرینترها، دانشمندان ابتدا مقداری از سلول های بنیادی یا سلول های بافت مرتبط فرد را تهیه و آن را در محیط آزمایشگاه تکثیر می کنند. ترکیب حاصله همچون «جوهر» در پرینترهای معمولی برای ساخت محصول نهایی به کار می رود.

در مرحله بعدی، این جوهر به شکلی مشخص مورد استفاده قرار می گیرد. در این گام از فرآیند، تک تک سلول های اولیه به شکلی خاص در کنار هم قرار داده می شود. البته این کار پیچیدگی های زیادی دارد و بافت حاصله باید مشابه بافت طبیعی موجود در بدن انسان باشد.

در حال حاضر بسیاری از دانشگاه ها و شرکت های دانش بنیان در سراسر جهان به پژوهش در زمینه پرینترهای سه بعدی زیستی مشغولند. در این میان، برخی از این نهادها موفق به طراحی پرینترهایی برای ساخت بافتی مشابه بافت پوست، کلیه، کبد و حتی رگ های خونی شده اند.

ساخت اندام واقعی

هریک از اندام های بدن مانند قلب یا کبد از بافتی ویژه تشکیل شده است. به همین علت در حال حاضر، پرینترهای سه بعدی ابتدا قطعات کوچک (در ابعاد میلی متری) از بافت های طبیعی را پرینت می کند. در مرحله بعد طی فرآیندی پیچیده، این قطعات یا لایه های بافت ها می توانند در کنار یکدیگر قرار گرفته و اندامی کامل را شکل دهند.

دختری با نای مصنوعی

سال گذشته بود که نوزادی به نام «هانا» در کره جنوبی به دنیا آمد. هانا از ابتدای تولد فاقد نای بود و به همین علت به صورت طبیعی نمی توانست نفس بکشد و غذا بخورد. به همین دلیل از بدو تولد تحت مراقبت های پزشکی ویژه قرار داشت. با این حال، یک نای مصنوعی که در آزمایشگاه با استفاده از سلول های بنیادی هانا ایجاد شده بود، جان این کودک را نجات داد. هانا جزو نمونه های معدودی است که از مزایای «مهندسی زیستی» یعنی ساخت بافت ها و اندام های بدن به شکل مصنوعی بهره مند شده است.

مزایای پرینترهای زیستی سه بعدی

از آنجا که برای ساخت بافت های مختلف بدن از سلول های بنیادی یا سلول های تهیه شده از بدن بیمار استفاده می شود، امکان پس زده شدن عضو پیوندی تقریبا از میان می رود. گفتنی است یکی از مشکلات اصلی در مسیر پیوند عضو همین پس زده شدن عضو پیوندی است که هر سال جان هزاران نفر را می گیرد.

از دیگر مزایای ساخت اندام های بدن به شکل آزمایشگاهی، فراهم شدن امکان انجام آزمایش های مختلف روی این اندام ها به جای آزمایش روی حیوانات و مدل سازی رایانه ای است. این دو شیوه که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا نمی توانند اثرات داروها یا واکسن های مختلف روی بدن انسان را به طور دقیق بازگو کنند.

معایب پرینترهای سه بعدی زیستی

این پرینترها معایبی نیز دارند که باید مد نظر قرار گیرند. نخست این که هزینه ایجاد انواع بافت یا اندام با این شیوه بسیار بالاست و به همین علت استفاده از آن بسیار محدود خواهد بود. البته بسیاری از پژوهشگران امیدوارند که گسترس مطالعات در این حوزه از دانش به یافتن راه هایی کارآمدتر و در نتیجه کاهش هزینه های آن بینجامد.

دومین عیب پرینترهای زیستی سه بعدی در حال حاضر این است که اندام های ایجاد شده هنوز با اندام های طبیعی انسان از نظر دقت طراحی یا طول عمر فاصله دارند. برای نمونه یکی از شرکت های پیشرو در این حوزه، کلیه ای را با این پرینترها طراحی کرده که طول عمر آن در شرایط بهینه آزمایشگاهی فقط 40 روز است.

به هر حال پرینترهای سه بعدی زیستی امیدهای زیادی را در جامعه علمی دنیا ایجاد کرده اند. شاید در آینده ای نه چندان دور دیگر شاهد رنج بیماران نیازمند اهدای عضو نباشیم و به کمک این فناوری بتوانیم اندام هایی سالم را جایگزین اندام های ازکارافتاده یا دارای عملکرد ضعیف کنیم.

منبع: جام جم