پرینت بافت ها با استفاده از تکنولوژی چاپ 3D زیستی

با یاد و نام خدا و با سلام خدمت تمام کاربران عزیز سایت رایان 3d. در این مطلب از سری مطالب آموزش های پرینت سه بعدی اصفهان و پرینتر سه بعدی اصفهان قصد داریم تا در مورد پرینت بافت ها با استفاده از تکنولوژی چاپ 3D زیستی صحبت کنیم.

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه پرینستون موفق شد با استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی بافت را با استفاده از الکترونیک بسازد. این تکنیک به محققان اجازه داد تا الکترونیک آنتن با بافت را درون توپولوژی بسیار پیچیده یک گوش انسان ترکیب کند. بنابراین ایجاد یک گوش کاربردی که می تواند فرکانس های رادیویی را که فراتر از محدوده توانایی طبیعی انسان است را بشنود. هدف اصلی این تحقیق کشف امکان ادغام الکترونیک با بافت برای ایجاد اندام های بیونیک و دستگاه هایی است که توانایی های انسانی را افزایش می دهد.

گوش بیونیک قابل چاپ الکترونیک و زیستی

محققان در مقاله ای که در مجله علمی Nano Letters به چاپ رسیده است، “طراحی و اجرای اندام های بدن انسان و دستگاه هایی که توانایی های انسانی را به نام سایبرنتیک شناخته می شود را توضیح داده اند، زمینه افزایش علاقه علمی است”. این زمینه دارای پتانسیل است تولید قطعات سفارشی برای بدن انسان را تولید می کند و یا حتی ارگان هایی را که حاوی قابلیت های فراتر از آنچه که معمولا زیست شناسی انسانی فراهم می کند، ایجاد می کند. “

مهندسی بافت استاندارد شامل کاشت انواع سلول ها است، مانند قسمت هایی است که از غضروف گوش تشکیل شده اند، بر روی یک داربست از یک ماده پلیمری به نام هیدروژل. با این حال، محققان گفتند که این تکنیک مشکلات تکراری ساختارهای بیولوژیکی سه بعدی پیچیده را دارد. آنها نوشتند: بازسازی گوش “باقی مانده یکی از سخت ترین مشکلات در زمینه جراحی پلاستیک و ترمیمی است.”

برای حل مشکل، تیم تبدیل به یک رویکرد تولید به نام 3D چاپ شد. این چاپگرها از طراحی رایانه کمک می گیرند تا اشیا را به عنوان آرایه های برش های نازک بسازند. چاپگر سپس لایه های مختلفی از مواد – از پلاستیک به سلول ها را می گیرد – تا ساختن یک محصول به پایان برسد. طرفداران می گویند تولید افزایشی وعده داده است انقلابی در صنایع خانه با اجازه دادن به تیم های کوچک و یا افراد برای ایجاد کار است که قبلا توسط کارخانه ها انجام می شود.

پرینت بافت انسانی

ایجاد اندام با استفاده از چاپگرهای سه بعدی پیشرفت اخیر است؛ چندین گروه در چند ماه گذشته از این فن آوری استفاده کرده اند. اما این اولین بار است که محققان نشان داده اند که چاپ سه بعدی استراتژی مناسب برای ترکیب بافت با الکترونیک است.

این تکنیک به محققان اجازه داد تا الکترونیک آنتن را با بافت درون توپولوژی بسیار پیچیده یک گوش انسان ترکیب کند. محققان از یک چاپگر معمولی 3D برای ترکیب ماتریکس سلول های هیدروژل و گوساله با نانوذرات نقره که یک آنتن را تشکیل می دهند استفاده می کردند. سپس سلول های گوساله به غضروف تبدیل می شوند.

مانو مانور، دانشجوی کارشناسی ارشد آزمایشگاه McAlpine و نویسنده اصلی مقاله، گفت که تولید افزودنی راه های جدیدی برای فکر کردن در مورد ادغام الکترونیک با بافت های بیولوژیکی ایجاد می کند و امکان ایجاد اندام های بیونیک واقعی را در شکل و عملکرد ایجاد می کند. او گفت که ممکن است سنسورها را به انواع مختلفی از بافت های بیولوژیک بسپاریم، برای نظارت بر استرس در منیسک زانوی بیمار.

دیوید گریسیاس، استادیار دانشکده جان هاپکینز و همکارانش در این نشریه، گفت که برهم زدن شکاف بین زیست شناسی و الکترونیک، یک چالش بزرگی است که باید برای ایجاد پروتزهای هوشمند و ایمپلنت های هوشمند، غلبه کرد.

پرینت سه بعدی گوش

او گفت: “ساختارهای بیولوژیکی نرم و خرد هستند که عمدتا از مولکول های آب و آلی تشکیل می شود، در حالی که دستگاه های الکترونیکی معمولی سخت و خشک هستند، متشکل از فلزات، نیمه هادی ها و دی الکتریک های غیر آلی است.” “تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی بین این دو کلاس مواد دیگر نمی تواند بیشتر روشن است.”

گوش به پایان رسید شامل یک آنتن پیچیده در داخل ساختار غضروف است. دو سیم از پایه گوش و باد در اطراف یک “حلزون صدفی” – بخشی از گوش که صدا را می شنوید – می تواند به الکترود متصل شود. اگر چه McAlpine هشدار می دهد که کار بیشتر و تست گسترده باید قبل از اینکه تکنولوژی را در بیمار بکار ببرد، باید انجام شود، او می گوید که گوش عمدتا می تواند برای بازیابی یا افزایش شنوایی انسان استفاده شود. او گفت که سیگنال های الکتریکی تولید شده توسط گوش می تواند به انتهای عصبی بیمار، مشابه یک سمعک متصل شود. سیستم کنونی امواج رادیویی را دریافت می کند، اما او گفت که تیم تحقیقاتی قصد دارد مطالب دیگری مانند سنسورهای الکترونیکی حساس به فشار را در اختیارتان قرار دهد تا صدای گوش صداهای بلند را ثبت کند.

علاوه بر McAlpine، Verma، Mannoor و Gracias تیم تحقیقاتی شامل: وینستون Soboyejo، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در پرینستون؛ کارن Malatesta، عضو هیئت علمی در زیست شناسی مولکولی در پرینستون؛ یونگ لین کنگ، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک و هوافضا در پرینستون؛ و تینا جیمز، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی و بیوموکلئر در جانز هاپکینز.