חוקרים ב- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) בשוויץ פיתחו שיטה להדפסת מבנים מינרליים בתלת-ממד עם יד קטנה מחיידקים. הטכניקה מורכבת מהדפסת ביו-דיו פולימרי המכיל חיידקים שייצרו סידן פחמתי בחשיפה לתמיסת אוריאה. התהליך הדו-שלבי כולל גם הדפסת מבנה ולאחר מכן חשיפתו לאוריאה למשך מספר ימים, שבמהלכו החיידקים ממינרליים את המבנה באופן טבעי. הגישה מאפשרת לחוקרים להתאים לכמה מהמגבלות של הדפסת תלת מימד, כגון דרישות זרימה עבור ביו דיו, אך עדיין ליצור מבנה מינרלי קשיח שיכול לסלול את הדרך להשתלות עצם.
Bioprinting הולך מכוח אל כוח, עם פוטנציאל עצום ביצירת שתלי רקמה מותאמים אישית לטיפול במגוון מצבים. תהליך ההדפסה מאפשר לחוקרים להדפיס תאים חיים ו חומרים ביולוגיים של מטריקס ליצור מבנה חי. בעוד שלטכניקה יש הבטחה עצומה, רקמות מסוימות מאתגרות יותר מאחרות להדפיס.
ראשית, ביו-דיו חייבים לדבוק במספר מאפיינים בסיסיים על מנת שיודפסו ביעילות. "הדפסת תלת מימד תופסת חשיבות גוברת באופן כללי, אך מספר החומרים שניתן להדפיס בתלת מימד מוגבל מהסיבה הפשוטה שדיו חייב לעמוד בתנאי זרימה מסוימים", אמרה אסתר אמסטד, חוקרת המעורבת במחקר. "לדוגמה, הם חייבים להתנהג כמו מוצק בזמן מנוחה, אך עדיין ניתנים לשיחול דרך פיית הדפסה תלת מימדית – בערך כמו קטשופ."
דרישת זרימה זו מקשה על המוצר המודפס הסופי להיות קשיח, וזו מגבלה בעת הדפסת עצם. בעבר, חוקרים ניסו לכלול חלקיקי מינרלים קטנים בתוך הדיו, אך המבנים המודפסים שהתקבלו היו לעתים קרובות רכים מדי או סבלו מבעיות מכניות אחרות, כולל התכווצות ופיצוח.
"לכן, המצאנו טריק פשוט: במקום להדפיס מינרלים, הדפסנו פיגום פולימרי באמצעות BactoInk שלנו, אשר לאחר מכן עובר מינרליזציה בשלב שני נפרד", אמר אמסטד. "לאחר כארבעה ימים, תהליך המינרליזציה המופעל על ידי החיידקים בפיגום מוביל למוצר סופי עם תכולת מינרלים של למעלה מ-90%".
החיידקים בתוך הדיו נקראים Sporosarcina pasteurii ויפיק ויפריש סידן פחמתי כאשר החוקרים יחשפו את המבנה המודפס לתמיסה המכילה אוריאה. עם זאת, ניתן לטהר את המבנים החזקים לאחר תהליך מינרליזציה זה על ידי השרייתם באתנול, מה שמבטיח שהחיידקים לא יגיעו לחולה.
לימוד ביומן חומרים היום: הדפסה תלת מימדית של ביו מרוכבים מבניים חיים
באמצעות: EPFL
קישור לכתבת המקור – 2023-03-17 21:34:07
