تمكن فريق من جامعة Carnegie Mellon من تقديم عمل قد يقود يوماً ما للإستغناء عن عمليات زرع القلب ويمثّل أملاً جديداً لمرضى القلب, اليوم هناك 4000 أمريكي ينتظرون لأجل اجراء عملية زراعة قلب، فقد عجزت قلوب هؤلاء عن العمل وبالتالي فهم لا يملكون خياراً، فعلى عكس بقية أعضاء الجسم لا يملك القلب خاصية إعادة تجديد نفسه عند تعرضه للضرر.
وبحسب Adam Fienberg أستاذ علم المواد في جامعة carnegie mellon وقائد فريق العمل، فقد قاموا بأخذ صور رنين مغناطيسي للشرايين التاجية وصور ثلاثية الأبعاد لقلب جنيني، ثم قاموا بطباعة حيوية ثلاثية الابعاد لتلك الصور باستخدام مواد لينة وعالية الجودة شملت الكولاجين والألجينات والفيبرين. وقد تم نشر الدراسة في مجلّة Science Advaces.
هذا ويستمر الباحثون في جامعة Carnegie mellon في تطوير حلولٍ ابداعيةٍ لمشاكل كهذه التي لها تأثيرٌ كبيرٌ في المجتمع، ويتوقعون بروز الطباعة الحيوية ثلاثية البعد 3D Bioprinting كأداة مهمة في الكثير من التطبيقات الطبيّة في المستقبل القريب.
تقوم الطباعة ثلاثية الأبعاد “التقليدية” ببناء أشياء من مكونات صلبة كالبلاستيك والمعدن، وتعمل عبر وضع المواد على سطح الجسم المُصنّع طبقةً فـطبقة. وطباعة كل طبقة يتطلب دعماً ثابتاً وصلباً من الطبقات الأسفل منها، لذلك كانت الطباعة باستخدام مواد لينة القوام ( كـالهلام) أمراً صعباً للغاية.
لقد تحولت الطباعة ثلاثية الأبعاد هدفاً مفضلاً لمهندسي النسج خلال العقد الأخير، ولكن قبل هذه الدراسة لم يتمكن أحدٌ من تطوير طريقة لتجميع الهلام (الكولاجين) المستخدم في هندسة النسج ضمن جسم واحد.
التحدي بالنسبة لهذه المواد لينة القوام هو انكماشها وتطوّيها بتأثير وزنها أثناء الطباعة مما يحرم الطبقات الجديدة من دعم الطبقات السابقة، لذلك قام الفريق بتطوير طريقة تتمثّل بطباعة تلك المواد اللينة ضمن “إطار مادي داعم”، عملياً تمت طباعة الهلام الأول ضمن هلام آخر باستخدام تقنية “التضمين العكسي الحر من معلّق الهلام المائي Free Form Reversible Embedding of Suspended Hydrogels”. أو اختصاراً FRESH والتي طورها الفريق. وبعد انتهاء عملية الطباعة يتم التخلّص من الهلام الداعم عبر تسخين الجسم حيث يذوب الهلام الخارجي الداعم بسهولة دون أن يؤذي ذلك الجزيئات البيولوجية الحسّاسة أو الخلايا الحية التي تمت طباعتها.
هذا ويسعى الفريق في خطوته القادمة للطباعة باستخدام خلايا قلبية حقيقية ستوصلنا في النهاية لبناء عضلة متقلّصة حقيقية. ويتزايد مجال الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بسرعة كبيرة، ولكن حتى الآن تكلّف الطابعة الواحدة حوالي 100000 دولار أمريكي، وتتطلب خبراء متخصصين لتشغيلها مما حدّ من انتشارها.
لكن ما يميز هذا العمل هو قيام الفريق باستخدام طابعة تجارية لا تتجاوز تكلفتها 1000 دولار وباستخدام برمجيات مفتوحة المصدر، ودعماً للإبداع قام الفريق بجعل تقنيته بالكامل مفتوحة المصدر.
