نجح مهندسو الطب الحيوي في جامعة ملبورن في تطوير نظام  طباعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد قادر على إنشاء هياكل تحاكي أنسجة جسم الإنسان المختلفة، بدءا من الأنسجة الرخوة مثل أنسجة الدماغ وصولا إلى المواد الأكثر صلابة مثل الغضاريف والعظام.

تطبيقات واعدة في أبحاث السرطان وعلاج الأمراض

يمنح هذا الابتكار الباحثين في مجال السرطان أداة قوية لمحاكاة الأعضاء والأنسجة البشرية بدقة غير مسبوقة، مما يعزز قدرتهم على توقع استجابات العقاقير الطبية وتطوير علاجات جديدة، كما يسهم هذا النهج في الحد من الحاجة إلى التجارب على الحيوانات، مما يجعل عمليات اكتشاف الأدوية أكثر دقة وأخلاقية.

مشكلة محورية في الطباعة البيولوجية: ترتيب الخلايا داخل الأنسجة

وفقا للبروفيسور المشارك ديفيد كولينز، رئيس مختبر "Collins BioMicrosystems" بجامعة ملبورن، فإن معظم الطابعات البيولوجية ثلاثية الأبعاد تفشل في إنتاج هياكل تمثل الأنسجة البشرية بدقة بسبب ترتيب الخلايا غير الصحيح داخل الأنسجة المطبوعة.

تقنية الموجات الصوتية لتنظيم الخلايا

يعتمد النظام الجديد على الموجات الصوتية الناتجة عن فقاعات مهتزة، والتي تعمل على ترتيب الخلايا داخل الهياكل المطبوعة بدقة فائقة، مما يمنحها ميزة كبيرة على الأنظمة التقليدية التي تعتمد على التراصف الطبيعي للخلايا دون أي توجيه. ويشبه البروفيسور كولينز هذه العملية بترتيب مكونات السيارة بدقة لضمان عملها بسلاسة.

تحديات الطباعة البيولوجية التقليدية

تعتمد معظم الطابعات البيولوجية المتاحة تجاريا على تقنية البناء الطبقي البطيئة، مما قد يستغرق ساعات طويلة ويؤثر على بقاء الخلايا الحية أثناء عملية الطباعة. كما أن نقل الهياكل المطبوعة إلى أطباق المختبر القياسية للتحليل والتصوير يُعد خطوة حساسة قد تؤدي إلى تلف هذه التراكيب الهشة.

طباعة أسرع 350 مرة باستخدام الفقاعات المهتزة

ابتكر فريق جامعة ملبورن نظاما متطورا يعتمد على تقنية بصرية متقدمة بدلاً من النهج الطبقي التقليدي، مما يسمح بالطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد خلال ثوانٍ معدودة فقط، أي أسرع بحوالي 350 مرة من الطرق التقليدية.

هذا التطور يتيح للباحثين إعادة إنشاء الأنسجة البشرية بدقة خلوية فائقة، مع زيادة كبيرة في معدل بقاء الخلايا المطبوعة على قيد الحياة، نظرًا لإمكانية الطباعة مباشرة داخل أطباق المختبر دون الحاجة إلى نقل الهياكل المطبوعة يدويا، مما يحافظ على سلامتها وتعقيمها.

اهتمام عالمي وإشادة من المؤسسات البحثية الرائدة

وفقا للباحث كالم فيدلر، طالب الدكتوراه والمؤلف الرئيسي للدراسة، فإن هذه التقنية المبتكرة لاقت اهتماما واسعا داخل الأوساط العلمية والطبية، وأوضح أن علماء الأحياء يدركون الإمكانات الهائلة للطباعة البيولوجية، لكنها كانت محدودة في السابق بسبب الإنتاجية المنخفضة.

وأضاف فيدلر: "لقد طورنا تقنيتنا لسد هذه الفجوة، حيث نقدم تحسينات هائلة في السرعة والدقة والتكرارية، مما يخلق جسرا حيويا بين البحث المخبري والتطبيقات السريرية".

حتى الآن، تفاعل الفريق مع حوالي 60 باحثا من مؤسسات مرموقة، مثل مركز بيتر ماكالوم للسرطان، وكلية الطب بجامعة هارفارد، ومركز سلون كيترينج للسرطان، وكانت ردود الفعل إيجابية للغاية، مما يعزز الآمال في إحداث ثورة في مجال الطب الحيوي والطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد.