اختراع میکسر مغناطیسی MIT برای چاپ زیستی بدون نیاز به آزمایش حیوانی
محققان MIT یک میکسر مغناطیسی به نام MagMix ابداع کردند که جوهرهای زیستی را در چاپ سهبعدی بافت، بدون آسیب به سلولها، همگن نگه میدارد و میتواند نیاز به آزمایشهای حیوانی را کاهش دهد.
ابداع میکسر مغناطیسی نوین برای چاپ زیستی
گروهی از محققان دانشگاه ام آی تی (MIT) راه حلی نوآورانه برای یکی از چالشهای اصلی حوزه چاپ زیستی سهبعدی ارائه دادهاند: مشکل تهنشینی سلولها در جوهرهای زیستی. در فرآیندهای چاپ طولانی برای ایجاد بافتهای بزرگ، نیروی جاذبه باعث میشود سلولهای زنده که سنگینتر از هیدروژلها هستند، در انتهای سرنگ چاپگر ته نشین شوند. این پدیده منجر به ایجاد لخته، توزیع نامتوازن سلولها و در نهایت، تولید بافتهای ناهمگون و غیرقابل اعتماد میشود. این مسئله نه تنها کیفیت محصول نهایی را تحت تأثیر قرار میدهد، بلکه نیاز به تکرار آزمایشها را افزایش میدهد.
سیستم جدید توسعهیافته توسط این محققان، MagMix نام دارد. این میکسر مغناطیسی جمعوجور، یکپارچگی جوهر زیستی را در تمام طول فرآیند چاپ حفظ میکند و هدف آن ایجاد بافتهای انسانی معتبرتر و پیوستهتر است. روشهای سنتی مانند هم زدن دستی قبل از شروع چاپ یا استفاده از میکسرهای انفعالی، نتوانستهاند یکپارچگی ماده را در حین چاپ حفظ کنند. این امر باعث میشود که نتایج هر بار چاپ قابل تکرار نباشد.
ساختار و عملکرد MagMix
سیستم MagMix از دو بخش اصلی تشکیل شده است. بخش اول یک پروانه مغناطیسی کوچک است که درون سرنگ چاپگر زیستی قرار میگیرد. بخش دوم یک موتور خارجی است که در بیرون سرنگ قرار دارد و با حرکت دادن یک آهنربا، پروانه داخلی را کنترل میکند. نکته حیاتی این است که این کنترل مغناطیسی بدون تماس مستقیم با جوهر زیستی انجام میشود، که این امر جلوگیری از آلودگی سلولهای حساس را تضمین میکند و همچنین با اکثر چاپگرهای زیستی استاندارد سازگاری دارد. محققان با استفاده از شبیهسازیهای رایانشی، شکل ایدهآل پروانه را برای بهینهسازی اختلاط تعیین کردند.
پروفسور ریتو رامان، متخصص مهندسی بافت در MIT، خاطرنشان کرد: «تهنشینی سلولها که در طول جلسات چاپ طولانی مورد نیاز برای چاپ بافتهای بزرگ بدتر میشود، منجر به گرفتگی نازلها، توزیع ناهموار سلولها و ناهماهنگی بین بافتهای چاپ شده میشود.»
یکی از بزرگترین مزایای این فناوری، قابلیت تنظیم دقیق سرعت اختلاط است. این تنظیم دقیق امکان برقراری تعادل بین همگنسازی مؤثر برای جوهرهای زیستی مختلف و اعمال حداقل فشار ممکن بر سلولهای زنده را فراهم میآورد. این دقت در حفظ سلامت سلولها، نقطه عطفی در مهندسی بافت محسوب میشود.
- حفظ همگنی جوهر طی کل فرآیند چاپ بهمنظور جلوگیری از تهنشینی سلولها.
- طراحی غیرتماسی پروانه برای جلوگیری از هرگونه آلودگی احتمالی مواد زیستی.
- سازگاری گسترده با چاپگرهای زیستی استاندارد موجود در آزمایشگاهها.
- امکان تنظیم دقیق سرعت اختلاط برای به حداقل رساندن آسیب به سلولها.
- کاهش احتمالی نیاز به انجام آزمایشهای طولانی و پرهزینه بر روی حیوانات.
رامان اشاره کرد: «ما نشان دادیم که سرعت اختلاط را میتوان طوری تنظیم کرد که همگنسازی مؤثر برای جوهرهای زیستی مختلف را متعادل کند و در عین حال حداقل فشار را بر سلولها وارد کند.»
این نوآوری میتواند آینده تولید بافتهای مصنوعی و اندامهای جایگزین را متحول سازد. با تضمین کیفیت و پیوستگی بافتهای چاپشده، امید میرود که نیاز به مدلهای حیوانی در مراحل اولیه تحقیقات کاهش یابد.
