طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد جديدة لإنشاء جلد بشري

قام علماء بجامعة كارديف البريطانية ببناء طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة يمكن الوصول إليها بسهولة وقادرة على إنشاء عينات من الأنسجة البشرية. حيث

وفر ظهور الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد حلاً محتملاً لصعوبة الحصول على عينات الأنسجة.

وتتضمن هذه التقنية تحميل «حبر حيوي» يحتوي على خلايا حية من خلال خرطوشة للطابعة الحيوية. وبمجرد برمجتها، تقوم الطابعة بطباعة الحبر الحيوي المحمّل بالخلايا لتشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد تهدف إلى تكرار التكوين المعقد للأنسجة البيولوجية.

ووفق علماء الجامعة، فعلى عكس مزارع الخلايا ثنائية الأبعاد المزروعة على ألواح، والتي لا يزال معظمنا يعتمد عليها في أجزاء كبيرة من بحثنا، فإن الطابعات الحيوية تمكن العلماء من زراعة الخلايا في ثلاثة أبعاد. وهذا يكرر بشكل أفضل الهندسة المعقدة لبيولوجيا الإنسان. بمعنى آخر، تسمح تقنية الطباعة الحيوية للباحثين بعمل نماذج أكثر قابلية للمقارنة لدراسة الأنسجة السليمة والمريضة. لكن المشكلة هي أن هذه الآلات تأتي بتكلفة عالية للغاية تصل إلى عشرات بل مئات الآلاف من الجنيهات الاسترلينية إضافة لميزانية بحث كبيرة. وهذا ما دفعنا إلى سؤال أنفسنا عما إذا كان بإمكاننا بناء طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد ميسورة التكلفة.

وتعتمد فكرة الطابعة الجديدة على نظام «الليغو»؛ فهو ليس رخيصا للغاية ومتعدد الاستخدامات فحسب، بل إن الطابعة مصنوعة أيضًا بدقة عالية جدًا بأجزاء قياسية يمكن الوصول إليها عالميًا، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص نقلا عن «The Conversation».

ويبيّن الباحثون «بدأنا العمل على طابعة بيولوجية عالية المواصفات وبأسعار معقولة في زاوية من معمل كارديف الخاص بنا باستخدام بناء ليغو القياسي وعلامتهم التجارية الفرعية الميكانيكية، و Lego Mindstorms ومضخة معملية؛ وهو جهاز موجود بشكل شائع في مختبرات الأبحاث. حيث عمل فريق متعدد التخصصات من المهندسين وعلماء الأحياء معًا لتصميم وهندسة وبناء وبرمجة الطابعة الحيوية الخاصة بنا». مضيفين «لا تزال الطابعة الحيوية الخاصة بمهدها (التي كلف بناؤها 500 جنيه إسترليني- 624 دولارًا أميركيًا) تحقق المستوى المطلوب من الدقة لإنتاج مادة بيولوجية دقيقة، وطريقتها بسيطة؛ إذ تقوم فوهة بإخراج مادة شبيهة بالهلام مليئة بالخلايا على طبق. ويوجد في قلب الجهاز كمبيوتر Lego Mindstorms صغير. يقوم هذا الجهاز بتحريك الطبق للخلف وللأمام ومن جانب إلى جانب أثناء تحريك الفوهة لأعلى ولأسفل ميكانيكيًا فتقوم ببثق الجل المليء بالخلايا. وتبني هذه الحركات القابلة للبرمجة طبقات من الخلايا لتكرار البنية الثلاثية الأبعاد للأنسجة البشرية طبقة تلو الأخرى».

ويؤكد الباحثون انه «يتم الآن استخدام الطابعة الحيوية الخاصة بنا لإنشاء طبقات من خلايا الجلد والعمل من أجل نموذج جلدي واسع النطاق. حيث يمكن أيضًا تعديله باستخدام أنواع مختلفة من الفوهات لطباعة أنواع مختلفة من الخلايا وبناء مجموعة متنوعة من التعقيدات في عينات الأنسجة. إنها فرصة مثيرة لتقليد كل من الجلد السليم والمريض، وإلقاء نظرة على العلاجات الحالية وتصميم علاجات جديدة للأمراض الجلدية المختلفة».

وفي هذا الاطار، أفاد الباحثون بأنه «لا يمكن للطابعة الحيوية الخاصة بنا تزويدنا بنموذج تمثيلي دقيق لجلد الإنسان فحسب؛ بل يمكن أيضًا استخدامها لإضافة خلايا مريضة إلى النماذج الصحية التي ننتجها. سيمكننا ذلك من دراسة كيفية تطور الأمراض الجلدية وكيف تتفاعل الخلايا السليمة والمريضة. وسيمكننا أيضًا من رؤية كيفية تقدم الأمراض الجلدية وكيف يمكن تطوير العلاجات المحتملة».