الطباعة الحيوية... علاج المستقبل
طابعة للأنسجة الحيوية ثلاثية الأبعاد لشركة organovo
خلال السنوات الأخيرة، تطورت الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال الصحة تطوراً كبيراً، حيث شهدت ظهور تطبيقات منها أجهزة طبية وأعضاء تعويضية على المقاس.
وبالنسبة للتكنولوجيا المستخدمة، فقد تم تطوير ثلاث طرق وهي: الطباعة بنفث الحبر، التبريز البيولوجي (Bioextrusion) والطباعة بالليزر الحيوية (Laser-Assisted Bioprinting).
وتتميز تكنولوجيا نفث الحبر بإرسال، عبر رأس الطابعة، نقاط صغيرة جداً من سائل يحتوي على خلايا. وتحدث عملية نفث النقطة عن طريق عملية حرارية أو كهرو-اجهادية (piezo-electric).
ومن إيجابيات الطريقة، التكلفة المتواضعة للأجهزة المستخدمة، غير أنها لا تعمل سوى مع أحبار قليلة التركيز خشية حصول انسداد في فوهة النفث، وكذلك حدوث ضغط على الخلايا عند العبور من فوهة الطابعة.
وبالنسبة لطريقة التبريز العضوية (Bioextrusion)، فإن مكونات النسيج البيولوجي تدفع بطريقة ميكانيكية عبر حقنة صغيرة. وهي طريقة سهلة ومن أولى التقنيات التي وضعت في السوق. ومن سلبياتها، ارتفاع كلفة الأجهزة وضعف دقتها.
أما طريقة الطباعة الحيوية باستخدام الليزر (laser Bioprinting)، فإنها تنتج مع كل نبضة ضوء، نقطة صغيرة من سائل يحتوي على خلايا توضع على طبقة رفيعة. ويسمح جهاز المسح الضوئي بتشكيل أنماط وتصاميم معقدة.
ومن أبرز ميزات هذه التقنية الدقة العالية، وعدم استخدام فوهة لوضع الحبر العضوي، مما يضمن سلامة الخلايا.
على عكس الطباعة 3D التقليدية، تأخذ الطباعة الحيوية في الحسبان البعد الرابع: البعد الزمني الذي تحتاجه الخلايا المطبوعة نفسها، أو تهاجر وتتميز بطريقة مستقلة، لتشكيل أنسجة وظيفية حية.
كما تهدف الطباعة الحيوية إلى توجيه عمليات الترتيب الذاتي للخلايا، مثلما يحدث بشكل طبيعي خلال مرحلة التكوين الجنيني وتطوره.
وليس الهدف فقط الوصول إلى ترتيب الخلايا في بيئة ثلاثية الأبعاد، ولكن من أجل تحديد ونمذجة ديناميكية لعملية الترتيب الذاتية للخلايا المطبوعة.
في الوقت الحالي، يكمن التحدي الذي تواجهه الطباعة الحيوية، في الوصول إلى إنتاج أنسجة عملية، بهدف تكوين النماذج التنبؤية لمحاكاة علم وظائف الأعضاء لأنسجة بشرية صحية أو مريضة لاختبار جزيئات أو أدوية مرشحة.
أما الرهان خلال السنوات الخمس القادمة، فيكمن في إنتاج أنسجة فردية، مصنوعة من خلايا المريض نفسه، تستعمل لاختبار علاج خاص ووضع الحلول العلاجية الشخصية.
اقــرأ أيضاً
وتتميز تكنولوجيا نفث الحبر بإرسال، عبر رأس الطابعة، نقاط صغيرة جداً من سائل يحتوي على خلايا. وتحدث عملية نفث النقطة عن طريق عملية حرارية أو كهرو-اجهادية (piezo-electric).
ومن إيجابيات الطريقة، التكلفة المتواضعة للأجهزة المستخدمة، غير أنها لا تعمل سوى مع أحبار قليلة التركيز خشية حصول انسداد في فوهة النفث، وكذلك حدوث ضغط على الخلايا عند العبور من فوهة الطابعة.
وبالنسبة لطريقة التبريز العضوية (Bioextrusion)، فإن مكونات النسيج البيولوجي تدفع بطريقة ميكانيكية عبر حقنة صغيرة. وهي طريقة سهلة ومن أولى التقنيات التي وضعت في السوق. ومن سلبياتها، ارتفاع كلفة الأجهزة وضعف دقتها.
أما طريقة الطباعة الحيوية باستخدام الليزر (laser Bioprinting)، فإنها تنتج مع كل نبضة ضوء، نقطة صغيرة من سائل يحتوي على خلايا توضع على طبقة رفيعة. ويسمح جهاز المسح الضوئي بتشكيل أنماط وتصاميم معقدة.
ومن أبرز ميزات هذه التقنية الدقة العالية، وعدم استخدام فوهة لوضع الحبر العضوي، مما يضمن سلامة الخلايا.
على عكس الطباعة 3D التقليدية، تأخذ الطباعة الحيوية في الحسبان البعد الرابع: البعد الزمني الذي تحتاجه الخلايا المطبوعة نفسها، أو تهاجر وتتميز بطريقة مستقلة، لتشكيل أنسجة وظيفية حية.
كما تهدف الطباعة الحيوية إلى توجيه عمليات الترتيب الذاتي للخلايا، مثلما يحدث بشكل طبيعي خلال مرحلة التكوين الجنيني وتطوره.
وليس الهدف فقط الوصول إلى ترتيب الخلايا في بيئة ثلاثية الأبعاد، ولكن من أجل تحديد ونمذجة ديناميكية لعملية الترتيب الذاتية للخلايا المطبوعة.
في الوقت الحالي، يكمن التحدي الذي تواجهه الطباعة الحيوية، في الوصول إلى إنتاج أنسجة عملية، بهدف تكوين النماذج التنبؤية لمحاكاة علم وظائف الأعضاء لأنسجة بشرية صحية أو مريضة لاختبار جزيئات أو أدوية مرشحة.
أما الرهان خلال السنوات الخمس القادمة، فيكمن في إنتاج أنسجة فردية، مصنوعة من خلايا المريض نفسه، تستعمل لاختبار علاج خاص ووضع الحلول العلاجية الشخصية.
