إنجاز علمي.. نظام روبوتي يطبع خلايا 3D على الأعضاء داخل الجسم
إنجاز علمي جديد حققه فريق مهندسين من جامعة نيو ساوث ويلز UNSW، حيث تم توسيع إمكانات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بشكل أكبر.
فقد نجحوا في تطوير ذراع آلي ناعم يمكنه الطباعة مباشرة على الأعضاء والأنسجة داخل جسم الإنسان.
وفي السنوات الأخيرة، ظهر استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء مواد حيوية تتضمن الخلايا الحية، أو ما يطلق عليه الأحبار البيولوجية bioinks، والأدوية لعلاج مجموعة من الحالات عن طريق إنشاء، على سبيل المثال، بقع قلبية أو معدية معوية.
تطوير عقاقير جديدة
غير أنه حالياً يتم استخدام الطباعة الحيوية في الغالب للبحث وتطوير عقاقير جديدة، وفق ما نقل موقع New Atlas عن دورية Advanced Science.
ويتطلب استخدام طابعات ثلاثية الأبعاد كبيرة لإنشاء تركيبات يتم زرعها جراحياً في الجسم، والتي تحمل مخاطرها الخاصة، بما يشمل إصابة الأنسجة وخطر العدوى. ونظراً لأن المواد الحيوية عادة ما تكون هياكل ناعمة وهشة، فمن المحتمل أن تتضرر من خلال المناولة اليدوية أثناء عملية الزرع.
حل واعد
كما أن هناك تحديا شائعا آخر في استخدام التركيبات ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها خارجياً، وهو أنه يمكن أن يكون هناك عدم تطابق بين البنية وسطح الأنسجة المزروعة عليها. فيما يوفر غرس المواد الحيوية مباشرة على الأنسجة المستهدفة حلاً واعداً.
إذ يمكن إدخال الذراع الآلي الصغير بالغ المرونة، الذي قام بتطويره فريق مهندسي جامعة نيو ساوث ويلز، في الجسم مثل المناظير الجراحية الداخلية وإيصال المواد الحيوية مباشرة إلى سطح الأعضاء والأنسجة.
ويتم التحكم في الجهاز المبتكر، المسمى F3DB، خارجياً، ويتكون من ذراع آلي طويل ومرن، وفي نهايته يوجد رأس دوار قابل للمناورة للغاية ويقوم بـ”طباعة” الوصلة الحيوية من خلال فوهة مصغرة متعددة الاتجاهات.
“نهج طفيف التوغل“
في السياق قال ثان نجو دو، الباحث في الدراسة، إن “تقنيات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد الحالية تتطلب صنع المواد الحيوية خارج الجسم وغرسها في جسم المريض وهو ما يتطلب عادة إجراء جراحة كبيرة في المجال المفتوح مما يزيد من مخاطر العدوى”.
كما أوضح: “الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد المبتكرة تعني أن المواد الحيوية يمكن توصيلها مباشرة إلى الأنسجة أو الأعضاء المستهدفة من خلال نهج طفيف التوغل”، مضيفاً أن “النموذج الأولي للجهاز المبتكر قادر على إنجاز طباعة ثلاثية الأبعاد لمواد حيوية متعددة الطبقات وأحجام وأشكال مختلفة من خلال مناطق محصورة ويصعب الوصول إليها، وذلك بفضل الهيكل المر للذراع الآلي”.
جهاز تنظير داخلي منتظم
كذلك أفاد الباحثون بأنه بمجرد الانتهاء من الطباعة باستخدام جهاز F3DB في منطقة ما بالجسم، يمكن توجيهه إلى موقع آخر لبدء العملية مرة أخرى، مما يعني أنه يمكن استخدام الجهاز لطباعة المواد الحيوية على مساحات واسعة، بما يشمل السطح الكامل للأعضاء مثل القولون والمعدة والقلب والمثانة، وهو أمر لا يمكن القيام به باستخدام أجهزة الطباعة الحيوية الحالية.
إضافة إلى ذلك، يعمل الذراع الآلي كجهاز تنظير داخلي منتظم، حيث يقوم بتنظيف الهياكل باستخدام نفاثات مائية، ووضع علامات على مناطق الآفات وتشريح الأنسجة.
وقال ماي ثان تاي، الباحث الرئيسي في الدراسة إنه “تم تصميم جهاز F3DB المطور كأداة تنظير داخلي شاملة، تتجنب استخدام الأدوات القابلة للتغيير، والتي ترتبط عادة بوقت إجرائي أطول ومخاطر العدوى”، وهو ما يميزه عن باقي الأدوات الجراحية التنظيرية المستخدمة حالياً.
كما أكد الباحثون أنه مع مزيد من التطوير، يمكن أن يكون جهاز F3DB جاهزاً للاستخدام من قبل المتخصصين بالرعاية الصحية في غضون 5 إلى 7 سنوات.
