استفاده از هنر اوریگامی برای پیشبرد چاپ زیستی سه بعدی

محققان دانشگاه تل‌آویو با تکیه بر اصول اوریگامی، هنر ژاپنی (تا کردن کاغذ)، راه‌حلی بدیع را برای مشکلی که محققان در سراسر جهان نگران‌کننده برچسب کردند، بیان کردند:
قرار دادن حسگرهای موقعیت‌یابی در مدل‌های بافت چاپ‌شده با چاپ زیستی سه بعدی.

آنها به جای چاپ زیستی بافت روی حسگرها (که غیرقابل اجرا هستند)، ساختاری الهام گرفته از اوریگامی طراحی و تولید کردند که در اطراف بافت ساخته شده تا می‌شود و اجازه می‌دهد حسگرها را در مکان‌های دقیقاً از پیش تعریف شده قرار دهند.

پروفسور مائوز توضیح می دهد: استفاده از چاپگرهای زیستی سه بعدی برای چاپ مدل های بافت بیولوژیکی برای تحقیقات در حال حاضر گسترده شده است. در فناوری های موجود، سر چاپگر به جلو و عقب حرکت می کند و لایه به لایه بافت مورد نیاز را چاپ می کند.

با این حال، این روش یک اشکال قابل توجه دارد: بافت را نمی توان روی مجموعه ای از حسگرهای مورد نیاز برای ارائه اطلاعات در مورد سلول های داخلی آن چاپ زیستی کرد، زیرا در فرآیند چاپ هد چاپگر حسگرها را می شکند. ما رویکرد جدیدی را برای این کار پیشنهاد می کنیم.

مشکل پیچیده: اوریگامی

SOP جایی که هنر در چاپ زیستی با علم روبرو می شود:

این نوآوری مبتنی بر هم افزایی اصلی بین علم و هنر است. محققان با استفاده از نرم افزار CAD (Computer Aided Design) ساختاری چند حسگر را طراحی کردند که برای یک مدل بافت خاص سفارشی شده است – با الهام از تا کردن کاغذ اوریگامی. این ساختار دارای حسگرهای مختلفی برای نظارت بر فعالیت الکتریکی یا مقاومت سلول‌ها در مکان‌های دقیقاً انتخاب شده در بافت است.

مدل کامپیوتری برای ساخت یک ساختار فیزیکی استفاده می‌شود که سپس در اطراف بافت چاپ‌شده زیستی تا می‌شود، به طوری که هر حسگر در موقعیت از پیش تعریف‌شده‌اش در داخل بافت قرار می‌گیرد. تیم TAU پلتفرم جدید خود را MSOP-Multi-Sensor Origami Platform نامگذاری کرده است.

اثربخشی روش جدید بر روی بافت‌های مغزی چاپ‌زیستی سه‌بعدی نشان داده شد و حسگرهای درج‌شده فعالیت الکتریکی عصبی را ثبت می‌کنند. با این حال، محققان تاکید می‌کنند که این سیستم هم ماژولار و هم همه کاره است: می‌تواند هر تعداد و هر نوع حسگر را در هر موقعیت انتخابی در هر نوع مدل بافتی چاپ‌شده زیستی سه‌بعدی، و همچنین در بافت‌هایی که به‌طور مصنوعی در آزمایشگاه رشد کرده‌اند، قرار دهد. به عنوان ارگانوئیدهای مغز – کره های کوچکی از نورون ها که مغز انسان را شبیه سازی می کنند .

لمس علمی اوریگامی

پروفسور مائوز می افزاید: برای آزمایشات با بافت مغزی چاپ شده زیستی، ما یک مزیت اضافی از پلتفرم خود را نشان دادیم: گزینه ای برای اضافه کردن لایه ای که سد طبیعی خونی مغزی (BBB) ​​را شبیه سازی می کند – یک لایه سلولی که از مغز در برابر مواد نامطلوب محافظت می کند. در خون، که متأسفانه داروهای خاصی را که برای بیماری‌های مغزی در نظر گرفته شده‌اند، مسدود می‌کند. لایه‌ای که ما اضافه می‌کنیم از سلول‌های BBB انسانی تشکیل شده است که به ما امکان می‌دهد مقاومت الکتریکی آنها را اندازه‌گیری کنیم که نشان‌دهنده نفوذپذیری آنها در برابر داروهای مختلف است.

محققین خلاصه می کنند: در این مطالعه، ما یک هم افزایی “خارج از جعبه” بین تحقیقات علمی و هنر ایجاد کردیم. ما یک روش جدید با الهام از تا کردن کاغذ اوریگامی توسعه دادیم که امکان قرار دادن حسگرها را در مکان‌های از پیش تعریف‌شده در مدل‌های بافتی چاپ زیستی سه بعدی فراهم می‌کرد. برای شناسایی و ثبت فعالیت سلولی و ارتباط بین سلول ها، این فناوری جدید گام مهمی برای تحقیقات بیولوژیکی است.