۲۳آوریل ۲۰۲۵- کلاژن به عنوان یکی از اجزای مهم پوست ما شناخته شده است، اما تأثیر آن بسیار بیشتر از این است، زیرا فراوان ترین پروتئین در بدن است که ساختار و پشتیبانی تقریباً همه بافت ها و اندام ها را فراهم می کند. محققان آزمایشگاه پرفسور فاینبرگ در دانشگاه کارنگی ملون با استفاده از تکنیک جدید چاپ زیستی سه بعدی به نام FRESH یاFreeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels ، که امکان چاپ سلول ها و بافت های نرم زنده را فراهم می کند، یک سیستم میکروفیزیولوژیک یا مدل بافتی منحصر به فرد ساختند که کاملاً از کلاژن ساخته شده است. این پیشرفت، توانایی محققان را در مطالعه ی بیماری ها و ساخت بافت های مورد نیاز برای درمان مانند پانکراس برای دیابت نوع ۱ را گسترش می دهد.
به طور سنتی، مدل های کوچک بافت انسانی که فیزیولوژی انسان را تقلید می کنند، که به عنوان میکروفلوئیدیک، اندام روی تراشه یا سیستم‌های میکروفیزیولوژیک شناخته می شوند، با استفاده از مواد مصنوعی مانند لاستیک سیلیکون یا پلاستیک ساخته شده اند، زیرا این تنها راهی بود که محققان می توانستند این دستگاه ها را بسازند. از آنجایی که این مواد، مواد بومی بدن نیستند، نمی توانند زیست شناسی طبیعی را به طور کامل بازسازی کنند و این امر استفاده و کاربرد آنها را محدود می کند.
پرفسور آدام فاینبرگ، استاد مهندسی زیست پزشکی و علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کارنگی ملون، توضیح داد: "اکنون، ما می توانیم سیستم های میکروفلوئیدیک را در ظرف پتری کاملاً از کلاژن، سلول‌ها و سایر پروتئین ها، با وضوح ساختاری و دقتی بی سابقه بسازیم. مهمتر از همه، این مدل ها کاملاً بیولوژیکی هستند، به این معنی که سلول ها عملکرد بهتری دارند."
در تحقیقات جدیدی که در ژورنال Science Advances منتشر شده است، این گروه استفاده از چاپ زیستی FRESH را نشان داده و بافت های عروقی پیچیده تری را از مواد کاملاً بیولوژیکی ساختند تا بافتی شبیه به پانکراس ایجاد کنند که به طور بالقوه می تواند در آینده برای درمان دیابت نوع 1 استفاده شود. این پیشرفت در چاپ زیستی FRESH بر اساس کار قبلی این تیم بنا شده است که در ژورنالScience منتشر شده بود، البته وضوح و کیفیت چاپ برای ایجاد کانال های سیال که مانند رگ های خونی تا قطر حدود 100 میکرون هستند، در کار جدید بهبود یافت.
دکتر دانیل شیوارسکی، استادیار مهندسی زیستی در دانشگاه پیتسبورگ و همکار پسادکتری سابق در آزمایشگاه فاینبرگ، توضیح داد: «چندین پیشرفت فنی کلیدی در فناوری چاپ FRESH انجام شد که این کار را ممکن ساخت. با اجرای فرآیند تولید بیوپرینتینگ تک مرحله ای، ما توانستیم تراشه های قابل نفوذ بر پایه کلاژن را در طراحی های مختلفی تولید کنیم که از نظر وضوح و دقت چاپ، از هر روش بیوپرینتینگ شناخته شده ای تا به امروز پیشی گرفته اند. علاوه بر این، با ترکیب بیوپرینتینگ سه بعدی چند ماده‌ای شامل پروتئین های ماتریکس خارج سلولی (ECM)، عوامل رشد، و جوهر های زیستی حاوی سلول و ادغام آن ها در یک پلتفرم بیورآکتور سفارشی، ما توانستیم ساختاری مشابه بافت پانکراس در مقیاس سانتی متری ایجاد کنیم که قادر به تولید انسولین تحریک شده با گلوکز است و عملکردی فراتر از رویکردهای مبتنی بر ارگانوئید فعلی دارد».
این فناوری در حال حاضر توسط FluidForm Bio، یک شرکت منشعب از دانشگاه کارنگی ملون، در حال تجاری سازی است. دکتر اندرو هادسون، مدیر بخش درمان های بافتی و تیمش، پیش از این در یک مدل حیوانی نشان داده بودند که می توانند دیابت نوع ۱را به صورت درون تنی درمان کنند. شرکتFluidForm Bio قصد دارد آزمایش های بالینی را در چند سال آینده روی بیماران انسانی آغاز کند.
پرفسور فاینبرگ توضیح داد: «درک اهمیت همکاری تیمی در علوم برای توسعه این فناوری ها و ارزشی که تخصص های مختلف، از زیست شناسی تا علوم مواد، به پروژه و تأثیرگذاری ما بر جامعه اضافه می کنند، حیاتی است. در آینده، دیگر سوال این نیست که آیا می توانیم بافت بیولوژیکی بسازیم؟ بلکه سوال این است که چه چیزی باید بسازیم؟ کاری که امروز انجام می دهیم ترکیب این قابلیت ساخت پیشرفته با مدل سازی محاسباتی و یادگیری ماشین است، تا بتوانیم به امید خدا بهتر بفهمیم چه چیزی باید چاپ کنیم. در نهایت، هدف این است که بافت ساخته شده بهتر بیماری مورد نظر را تقلید کند(برای مطالعه ی بیماری) یا عملکرد درست داشته باشد، به طوری که وقتی آن را به عنوان درمان در بدن قرار می دهیم، دقیقاً همان کاری را انجام دهد که مدنظر داریم».
«پرفسور فاینبرگ و همکارانش متعهد به انتشار طراحی های متن باز و دیگر فناوری هایی هستند که امکان پذیرش گسترده توسط جامعه تحقیقاتی را فراهم می‌کنند.»
پرفسور فاینبرگ افزود: «امیدواریم که به سرعت، سایر آزمایشگاه های جهان این قابلیت را بپذیرند و آن را به حوزه های دیگر بیماری ها و بافت ها گسترش دهند. ما این فناوری را یک پلتفرم پایه برای ساخت سیستم های بافتی پیچیده تر و دارای عروق بندی بیشتر می بینیم».
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250423163914.htm