این نوآوری جدید با لیزر بافت‌های انسانی را بازسازی می کند

محققان با استفاده از فناوری لیزری، ساختارهای پیچیده و میکروسکوپی ایجاد کردند که معماری طبیعی بافت‌های انسانی را بازسازی و شبیه‌سازی می‌کنند.

به گزارش تک‌ناک، آینده‌ای را تصور کنید که در آن آسیب‌ها سریع‌تر بهبود می‌یابند، بیماری‌ها به‌ طور مؤثرتری درمان می‌شوند و گوشت‌های کشت‌شده در آزمایشگاه واقعیت دارند. این آینده به لطف کار نوآورانه دکتر هاو لیو از دانشگاه ETH Zurich یک گام به واقعیت نزدیک‌تر شده است.

ساختارهای پیچیده و میکروسکوپی از نوع خاصی ژلاتین ساخته شده‌اند، که به عنوان داربست‌هایی برای رشد سلول‌ها عمل می‌کنند. با کنترل دقیق لیزر، لیو و تیم او می‌توانند میکروفیلامنت‌های پروتئینی ایجاد نمایند. این فیلامنت‌ها ساختار دقیق بافت‌هایی مانند: عضلات، تاندون‌ها و اعصاب را بازسازی می‌کنند.

میکروفیلامنت‌ها، که با نام رشته‌های اکتین نیز شناخته می‌شوند، اجزای اصلی اسکلت سلولی هستند که مسئول حفظ یکپارچگی ساختاری آن و تسهیل فرایندهای مختلف سلولی می‌باشند.

برای این کار، محققان یک بیوپرینتر فشرده برای توسعه بافت‌های زیستی با ساختارهای میکروفیلامنتی ایجاد کرده‌اند. لیو اکنون در حال تلاش برای به بازار آوردن این فناوری است. او بیان کرد: «هدف ما ایجاد مدل‌های بافت انسانی برای بررسی سریع دارو و کاربردهای دیگر است.»

ایجاد بافت‌های زیستی

بدن انسان از بافت‌های مختلفی تشکیل شده است که هر کدام ساختارها و وظایف خاص خود را دارند. این بافت‌ها، مانند: عضلات، تاندون‌ها، بافت همبند و بافت عصبی، ترتیبات سلولی سازماندهی شده‌ای دارند. این سازماندهی برای عملکرد صحیح آنها بسیار حیاتی است.

برای بازسازی ساختارهای بافت طبیعی در آزمایشگاه، محققان با استفاده از بیوپرینترها، یک سری داربست‌های سه‌بعدی ایجاد می‌کنند. این داربست‌ها به عنوان قالبی برای رشد سلول‌ها عمل می‌نمایند، که باعث تشکیل بافت‌های ساختاریافته می‌شود.

بافت‌های مهندسی‌شده می‌توانند برای مقاصد مختلفی مانند: جایگزین‌های جراحی، تحقیقات پزشکی و تولید مواد غذایی استفاده شوند. جالب است که این بافت‌ها قادر هستند که اعصاب آسیب‌دیده را ترمیم کنند، الگوهای بیماری برای آزمایش دارو ایجاد نمایند و گوشت کشت‌شده در آزمایشگاه تولید کنند.

در این کار، لیو ابتدا یک سری داربست‌ بافتی چاپ کرد و سپس از یک روش نوآورانه برای ایجاد فیلامنت‌های بسیار هم‌تراز و نازک استفاده کرد. او از ژلاتین حساس به نور استفاده کرد که هنگام تابش نور لیزر از حالت مایع به جامد تبدیل می‌شود.

 لیو توضیح داد: «جایی که با لیزر تابش می‌دهیم، به هیدروژل جامد تبدیل می‌شود. هر جا که لیزر نمی‌تواند برسد، ژلاتین مایع باقی می‌ماند. او با موفقیت میکروفیلامنت‌هایی در داخل هیدروژل ایجاد کرد که از نظر اندازه با اجزای فیبری موجود در بافت‌های طبیعی قابل مقایسه هستند. سپس، او سلول‌ها را روی این داربست کشت کرد تا ساختارهای بافت هم‌تراز ایجاد کند.»

پدیده پرتو لیزر

بیوپرینتر سه‌بعدی FLight از یک پدیده نوری منحصربه‌فرد برای ایجاد ساختارهای میکروفیلامنتی بسیار هم‌تراز در یک ماتریس هیدروژلی استفاده می‌کند.

پرتوهای لیزر دارای شدت نور ناهماهنگ هستند که در آن مناطق با انرژی بالا و پایین وجود دارد.

زمانی که یک ماده حساس به نور در معرض چنین پرتوهایی قرار می‌گیرد، به‌طور ناهماهنگ جامد می‌شود و ساختارهای موازی و رشته‌مانندی را با فضاهای کانالی شکل می‌دهد.

این ساختارها که قطر آنها بین ۲ تا ۲۰ میکرومتر است، الگوی طبیعی بسیاری از بافت‌های انسانی را بازسازی و شبیه‌سازی می‌کنند. زمانی که سلول‌ها به این داربست‌ها معرفی می‌شوند، در طول کانال‌ها رشد می‌کنند و باعث تشکیل بافت‌های منظم می‌شوند.

با استفاده از این روش چاپ، محققان موفق به تولید ساختارهای بافتی مشابه بافت‌های ماهیچه، تاندون، عصب و غضروف شده‌اند.