خبر کامل
MagMix: نوآوری MIT برای زیست‌چاپ سه‌بعدی بافت‌های یکنواخت و زنده
نوآوری پیشگامانه MIT در زیست‌چاپ سه‌بعدی: معرفی میکسر مغناطیسی MagMix
پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با طراحی یک میکسر مغناطیسی جدید به نام MagMix، گامی بلند در حوزه زیست‌چاپ سه‌بعدی برداشته‌اند. این نوآوری قادر است یکنواخت‌ترین بافت‌های زیستی چاپ سه‌بعدی‌شده را تولید کند و به گفته محققان، بدون آسیب رساندن به سلول‌های زنده، یکنواختی جوهرهای زیستی را در تمام مراحل چاپ حفظ می‌کند.
چالش ته‌نشینی سلول‌ها در زیست‌چاپ سه‌بعدی
در فرایند حساس زیست‌چاپ سه‌بعدی، یکی از چالش‌های اساسی، ته‌نشینی سلول‌های زنده درون سرنگ چاپگر به دلیل نیروی جاذبه زمین است. این پدیده می‌تواند منجر به مشکلاتی نظیر گرفتگی نازل‌ها، توزیع نامتوازن سلول‌ها و در نهایت تولید بافت‌های ناهمگن شود. سلول‌ها به طور طبیعی از هیدروژل‌های مورد استفاده در زیست‌چاپ سنگین‌تر هستند و در جلسات طولانی چاپ به تدریج ته‌نشین می‌شوند.
ریتو رامان، استاد توسعه حرفه‌ای مهندسی بافت در MIT، تاکید می‌کند: «این ته‌نشینی سلولی در طول چاپ‌های طولانی تشدید شده و به گرفتگی نازل، توزیع نابرابر سلول‌ها و تفاوت میان بافت‌های چاپ‌شده منجر می‌شود.»
روش‌های فعلی مانند هم‌زدن دستی جوهرهای زیستی پیش از بارگذاری در چاپگر یا استفاده از میکسرهای غیرفعال، قادر به حفظ یکنواختی پس از شروع چاپ نیستند. در مقابل، MagMix یک راهکار فعال و دقیق‌تر برای مهندسان زیستی فراهم می‌کند.
مکانیزم عملکرد MagMix
سیستم MagMix از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- ملخ مغناطیسی بسیار کوچک: این ملخ در داخل سرنگ چاپگر قرار می‌گیرد.
- موتور خارجی: این موتور یک آهنربای دائمی را در خارج از سرنگ به حرکت در می‌آورد.
این حرکت باعث کنترل ملخ داخلی بدون تماس مستقیم با جوهر زیستی می‌شود. این طراحی نه تنها خطر آلودگی را کاهش می‌دهد، بلکه با بیشتر زیست‌چاپگرهای استاندارد نیز سازگار است. پژوهشگران با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، شکل بهینه ملخ را تعیین کرده و دستگاه را با انواع مختلف جوهرهای زیستی آزمایش کردند.
نتایج آزمایش و کارایی MagMix
نتایج آزمایش‌ها نشان داد که MagMix می‌تواند در بیش از ۴۵ دقیقه چاپ مداوم از ته‌نشینی سلول‌ها جلوگیری کرده، گرفتگی را کاهش دهد و در عین حال بقای سلولی بالا را حفظ کند. همچنین سرعت اختلاط قابل تنظیم است تا تعادلی میان یکنواختی موثر و حداقل فشار بر سلول‌های زنده برقرار شود. این تیم حتی با استفاده از این فناوری موفق به چاپ بافت‌های عضلانی عملکردی نیز شد.
کاربردهای آینده و چشم‌انداز MagMix
به باور پژوهشگران، بهبود یکنواختی در زیست‌چاپ می‌تواند در آینده نیاز به آزمایش روی حیوانات را کاهش دهد، زیرا مدل‌های دقیق‌تر بافتی امکان بررسی ایمن‌تر داروها و مطالعه بهتر بیماری‌های انسانی را فراهم می‌کنند. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) نیز علاقه فزاینده‌ای به روش‌های جایگزین آزمایش نشان داده است و فناوری‌های پیشرفته زیست‌چاپ می‌توانند دسترسی آزمایشگاه‌ها به این مدل‌ها را گسترش دهند.
رامان تاکید می‌کند که هدف نهایی این پژوهش، حرکت به سوی کاربردهای پزشکی بازساختی است؛ جایی که بافت‌های چاپ سه‌بعدی بتوانند جایگزین بافت‌های آسیب‌دیده یا بیمار شوند و عملکرد سالم بدن را بازگردانند. علاوه بر این، محققان به کاربردهای احتمالی این فناوری در حوزه رباتیک نیز اشاره کرده‌اند؛ از جمله استفاده از عضلات چاپ‌شده برای ساخت ماشین‌های زیست‌هیبرید. به گفته آنان، MagMix زیرساخت لازم برای مقیاس‌پذیری و اطمینان‌پذیری این کاربردهای پیچیده آینده را فراهم می‌کند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
