علماء أمريكيون ينجحون في أول اختبار لطباعة أجزاء من القلب البشري باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

تقوم عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد تعتمد على نماذج حاسوبية. تعمل الآلات على إضافة مواد متنوعة كالبلاستيك والمعادن والسيراميك طبقة تلو الأخرى للحصول على الشكل النهائي.

الطباعة الحيوية

يتم استخدام هذه التقنية في العديد من الصناعات، وفي السنوات الأخيرة قام الباحثون بتطوير فرع من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد يسمى “الطباعة الحيوية”. الهدف بعيد المدى هو أن تكون في النهاية قادرة على إنتاج أنسجة بديلة أو حتى أعضاء كاملة للمرضى.

بطبيعة الحال، فإن جسم الإنسان هو أكثر تعقيداً من أي سلعة قابلة للطباعة. ولا يقتصر الأمر على أن الأنسجة المطبوعة تحتاج إلى بنية وهيكل صلب، بل يجب أن تتخللها الأوعية الدموية والأعصاب وغيرها من العناصر التي تبقيها حية.

تطوير طريقة جديدة للطباعة الحيوية

قال الباحث أندرو لي، إن الباحثين على بعد سنوات طويلة من طباعة الأجهزة الحيوية التي يمكن زرعها في البشر، لكنه وزملاؤه قطعوا الخطوة الأولى في هذا الطريق الطويل. إذ طوروا طريقة جديدة للطباعة الحيوية قادرة على إنشاء أجزاء من القلب البشري من الكولاجين. والكولاجين هو البروتين الأكثر وفرة في الجسم، وهو جزء مهم من “المصفوفة خارج الخلية” أو النسيج الضام، وهي شبكة من الجزيئات التي تحيط بخلايا الجسم توفر لها البنية والدعم الكيميائي.

طباعة الخلايا الحية والمواد البيولوجية اللينة

تساعد استراتيجية الطباعة الحيوية الجديدة على معالجة عقبة رئيسة تتمثل في حقيقة أنه من الصعب طباعة الخلايا الحية والمواد البيولوجية اللينة، مثل الكولاجين. إذ إن الكولاجين يبدأ في البداية كسائل، وينتهي به المطاف كتلة ليس لها قوام. غير أنه ومن خلال دعم الكولاجين بهلام يمكن إزالته بعد الانتهاء من الطباعة الحيوية، يتوفر للكولاجين وقت للتصلب.

فريش 2

يطلق على هذه التقنية اسم “فريش 2″، ومكنت الباحثين من طباعة ألياف كولاجين صغيرة لها بنية هيكلية متينة، ويبلغ قطرها 20 ميكرومترًا. مما يخلق هيكل نسيجي يمكن دمجه مع الخلايا الحية.

عندما قام الباحثون بطباعة الكولاجين ودمجها بخلايا عضلة القلب البشرية، استطاعوا بناء نموذج صغير من البطين الأيسر للقلب، وهو حجرة الضخ الرئيسية. وعلى مدى عدة أيام أظهر البطين القدرة الاولية على الانقباض عند التحريض بتيار كهربائي ممائل لكهربائية القلب. وطبع الباحثون أيضًا صمامًا للقلب يمكن أن يفتح ويغلق، ونموذجًا لقلب حديث الولادة.

وشدد لي على أنه “لسنا باي شكل من الأشكال قريبين من طباعة قلب وظيفي يمكن وضعه في الإنسان”. “لكن هذه خطوة مهمة للأمام.”

وأكد هذه النقطة لورين بلاك، أستاذ مشارك في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة ميدفورد، ماساتشوستس.

وقال بلاك، “إنها قفزة مهمة إلى حد كبير” .

وأشار إلى أن هذه التقنية لا تمكن فقط من طباعة الكولاجين، ولكن أيضا المواد البيولوجية المهمة الأخرى، مثل الفيبرينوجين وحمض الهيالورونيك.

إنتاج أنسجة مخصصة وظيفية للمرضى

ولعل الهدف الأسمى من وراء الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد يكمن في إنتاج أنسجة مخصصة وظيفية للمرضى. وأوضح بلاك أنه سيتم ذلك بمساعدة الخلايا الجذعية الخاصة بالمريض، يمكن أن تؤخذ الخلايا من الجلد وتعاد برمجتها وراثياً إلى حالة مماثلة للخلايا الجذعية الجنينية، مما يمنحها القدرة على النضوج في أي نوع من أنسجة الجسم.

وأشار بلاك إلى أنه عندما يتلقى أحد المرضى عضواً من مانح آخر، فإن الجهاز المناعي سيرفضه دون تناول الأدوية التي تثبط المناعة. وقال إن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تساعد في معالجة هذه المشكلة.

لكن هذا الهدف لا يزال بعيد المنال. إلا أنه وعلى المدى القريب، يمكن استخدام الأنسجة البشرية المطبوعة بيولوجيًا في الأبحاث المختبرية لاختبار الأدوية الجديدة، وربما استبدال بعض الأبحاث التي تتم حاليًا على الحيوانات.

تنويه

على الرغم من تحري الدقة في المعلومات التي أتينا على ذكرها للتو بالاعتماد على أهل الاختصاص، من جهة، والمصادر الموثوقة الأخرى، من جهة أخرى، إلا أنه يقتضي التنويه بأن تلك المعلومات الواردة هنا ذكرت بقصد التحذير والتوعية. ولذلك،  يتعين على الجميع استشارة الطبيب المختص لتقييم كل حالة على حدة وتقديم النصح والدواء المطلوبين في هذا الإطار.

هل تبحث عن المزيد من المعرفة والتسلية والإثارة في الوقت عينه؟ إذن عليك قراءة المواضيع التالية:

• وسائل نقل من دون سائق قريباً في طرقات دبي

• هل تعلم أين توجد أعلى الرواتب بالنسبة للمغتربين في العالم؟

• أبرز التحديات التي ستواجه التطبيقات البرمجية في عام 2020

• رولز-رويس تكشف عن أسرع طائرة كهربائية على مستوى العالم

• مئات الآلاف من البكتيريا تقتحم منازلكم كل يوم…تعرفوا عليها