چاپ زیستی سلولهای مغزی با پرینتر سه بعدی لیزری
دانشمندان دانشگاه مونترال مطالعه ای را منتشر کرده اند که جزئیات آن نشان از توانایی چاپ زیستی سلولهای مغزی با پرینتر سه بعدی بزرگسالان است. کلید تحقیق یک فناوری جدید با کمک لیزر بود که امکان اطمینان از سطوح بالای زنده ماندن و عملکرد سلول ها را فراهم کرد.
فرآیند چاپ سه بعدی نورون های حسی
این تیم این فرایند را “انتقال جانبی ناشی از لیزر (LIST)” می نامد، که از طریق توانایی چاپ مواد با ویسکوزیته های مختلف، مزایایی را نسبت به سایر تکنیک های چاپ زیستی دارد. برای اثبات پتانسیل این روش در مغز و اعصاب، محققان نورون های حسی را که کلید سیستم عصبی محیطی و توانایی پردازش محرک های حسی هستند، به صورت سه بعدی چاپ کردند.
انتقال جانبی ناشی از لیزر (LIST) نورونها. نمایش شماتیک سیستم چاپ (A سمت چپ) و تصویربرداری با سرعت بالا از پرتاب bioink (A راست). قطرات چاپ شده با نورونهای DRG یک ساعت پس از چاپ سه بعدی. (B,C). نوار مقیاس = 50 میکرومولار(B,C). تصویر از میکرو ماشین ها گرفته شده است.
چاپ سه بعدی زیستی سیستم عصبی موش
محققان نورونهای گانگلیون ریشه پشتی (DRG) را که از سیستم عصبی محیطی موش ها استخراج شده بود، در یک محلول زیستی متوقف کردند. این نورون ها قبل از اینکه لیزرهای کم انرژی نانو ثانیه به عنوان وسط مویرگ پالس شوند در یک مویرگ مربعی بالای یک بستر زیست سازگار بارگذاری شد. این امر منجر به تشکیل حباب های ریز شد که هنگام گسترش سلول ها را به لایه زیرین پرتاب می کنند. سپس، نمونه ها انکوبه، شستشو و سپس یکبار دیگر به مدت 48 ساعت انکوبه شدند.
نتایج موفقیت آمیز آزمایش
با اجرای روش زنده ماندن، تیم تشخیص داد که 86 درصد سلولها دو روز پس از پرینت سه بعدی هنوز زنده هستند. این نتایج هنگامی که لیزرها از مقادیر کمتری انرژی استفاده می کردند بهبود یافت، زیرا سطوح بالاتر قدرت به سلول ها آسیب می رساند. آزمایشات دیگر نیزشامل تصویربرداری از کلسیم، تعیین توالی RNA، انتشار نوروپپتید و اندازه گیری توانایی تشکیل پیش بینی های جدید در پاسخ به نشانه های محیطی (رشد نوریت) دلگرم کننده بوده است. چاپ سه بعدی بیولوژیکی بر بقای نورونهای DRG تأثیر نمی گذارد، اما رشد نوریت را کاهش می دهد.
نتایج شامل میانگین ± S.E.M. ANOVA یک طرفه با آزمون مقایسه چندگانه Tukey. تفاوتهای قابل توجهی در M و N با ستاره نشان داده می شود (p <0.05 =*؛ p <0.01 = ** ؛ p <0.0001 = ****). هسته (آبی ؛ A ، E ، I) ، VGlut2cre :: سلولهای عصبی td-tomatofl/wt (قرمز ؛ B ، F ، J) ، سلولهای مرده (بنفش ؛ C ، G ، K). نوار مقیاس = 50 میکرومولار (A -L). تصویر از میکرو ماشین ها گرفته شده است.
پیشرفت های پزشکی در سراسر دنیا
شایان ذکر است که این اولین روش چاپ زیستی سلولهای مغزی با پرینتر سه بعدی که شامل استفاده از لیزر می شود نیست و نه اولین مغز بزرگسالان است که با چاپ سه بعدی ساخته شده است. به عنوان مثال، Poietis به دلیل تکنیک چاپ سه بعدی زیستی با کمک لیزر، که بر اساس پالس های لیزر برای قرار دادن پیوندهای زیستی مملو از سلول بر روی یک فیلم جوهر پخش شده روی یک صفحه شیشه ای، متکی است. محققان در چین توانستند قابلیت زنده ماندن نورون های زیستی را برای چهار هفته چشمگیر حفظ کنند. Fluicell در گذشته دارای سلول های عصبی چاپ زیستی بوده است. تیمی از دانشگاه مینه سوتا توانستند نورون ها را برای ایجاد طناب نخاعی از نوع سه بعدی چاپ کنند.
این مطالعه تعدادی از برنامه های کاربردی احتمالی مانند آزمایش دارو، مدل سازی بیماری و کاشت چاپ سه بعدی را پیشنهاد می کند. بلافاصله ، تیم در حال بررسی استفاده از این فناوری برای تولید داروهای جدید است.
سوالات متداول:
1- آیا چاپ زیستی سلولهای مغزی تنها برای تحقیقات استفاده میشود؟
در حال حاضر بیشتر برای تحقیقات استفاده میشود، اما با پیشرفت تکنولوژی، ممکن است به درمانهای بالینی نیز گسترش یابد.
2- چگونه مواد زیستی برای چاپ سلولهای مغزی انتخاب میشوند؟
مواد زیستی بر اساس سازگاری با سلولهای مغزی، توانایی حمایت از رشد و توسعه سلولی، و قابلیت چاپ سهبعدی انتخاب میشوند.