شبکه های پیچیده رگ های خونی می توانند به صورت سه بعدی برای اندامهای مصنوعی چاپ شوند

یک مدل محاسبه که می تواند به سرعت شبکه ای از رگ های خونی را برای هر اندام چاپی سه بعدی طراحی کند ، می تواند ما را به پیوند کبد مصنوعی ، کلیه ها یا قلب ها بدون نیاز به اهدا کننده نزدیک کند.

افراد مبتلا به نارسایی اندام اغلب به پیوند عضو احتیاج دارند ، اما فقط 10 ٪ از تقاضای پیوند جهانی برآورده شده است برای برآورده کردن این نیاز ، دانشمندان منابع لازم را به آزمایشگاه اجساد سه بعدی چاپ می کنند. اما اینها به شبکه های رگ خونی نیاز دارند تا زنده بمانند و روشهای آزمایشی موجود برای تصور این روزها یا حتی هفته ها.

برای اصلاح آن ، آلیسون مارسدن در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا و همکارانش یک مدل محاسبه ایجاد کرده اند که می تواند این شبکه ها را برای هر بدن بر اساس یک قانون ریاضی تصور کند که توصیف می کند که چگونه رگ های خونی در بدن کوچکتر هستند.

آنها رویکرد خود را با اطمینان از اینكه مدل شبکه ای از 25 کشتی را برای یك ساختار حلقه ای 1 سانتی متر كه به صورت سه بعدی از سلولهای کلیه چاپ شده بود ، آزمایش كردند.

سپس این تیم قبل از گرم کردن آن به 37 درجه سانتیگراد (98.6 درجه فارنهایت) ، شبکه کشتی های موجود در حلقه را با استفاده از ذرات ژلاتین سرد چاپ کرد ، که ژلاتین را ذوب کرده و شبکه ای از کانال های توخالی 1 میلیون 1 میلیون را که از رگ های خونی تقلید می کردند ، ترک کرد. محققان سپس به طور مداوم مایع حاوی اکسیژن و مواد مغذی را از طریق کانال ها پمپ می کردند تا جریان طبیعی خون را شبیه سازی کنند.

یک هفته بعد ، در مقایسه با یک حلقه یکسان از سلولهای کلیوی بدون کشتی ، حدود 400 برابر سلولهای زنده در حلقه وجود داشت که این تیم نیز در مایع خون غرق شده بود.

مارسدن توضیح می دهد: “ما می توانیم سلولها را که در نزدیکی کشتی ها بودند زنده نگه داریم.” او می گوید ، کسانی که دورتر بودند ، مرده اند زیرا هنوز امکان چاپ کشتی های کوچکتر و شاخه ای که برای تهیه مواد مغذی در این مناطق لازم است ، امکان پذیر نیست. این تیم به بررسی وسایل حل این مشکل می پردازد.

می گوید: “آنها به طور دائم حد ممکن را به تعویق می اندازند.” Hugues Talbot در دانشگاه پاریس-ساکلی در فرانسه. وی گفت که این رویکرد می تواند یک روز به دانشمندان این امکان را بدهد که شبکه کشتی ها را برای یک اندام با اندازه معمولی در ساعت ها و نه روزها یا هفته ها طراحی کنند. “کشتی [networks] به این روش طراحی شده است ، می تواند در آینده برای جایگزینی یا حداقل مکمل اندام هایی که می توانند در آزمایشگاه کشت شوند ، استفاده شود. »»

اول ، محققان باید به وسیله ای برای چاپ این رگ های خونی در اندام های بزرگ توسعه دهند. اگر همه چیز خوب پیش برود ، مارسدن می گوید که آنها امیدوارند در حدود پنج سال اندامهای چاپی سه بعدی را در بین خوک ها آزمایش کنند.