ראשי » מדע ומחשבים » מדע » חידושים והמצאות

חידוש מדעי: הדפסת איברי גוף "רכים" בתלת-ממד

חוקרים הצליחו להתגבר על קשיים בייצוב האיבר המודפס, לאחר שהשתמשו בחלבון מבני בשם קולגן, המשמש את רקמות החיבור שבגוף. עד כה הודפסו דגמים של מוח ולב

הדפסת תלת-ממד היא אחת הטכנולוגיות החדשניות ביותר בימינו. לאחר שנקלטה כמעט בכל אחד מתחומי חיינו, היא נכנסה גם לרפואה. עד כה הודפסו בתלת-ממד איברי גוף מלאכותיים "קשים", שאינם חיים, והללו אף הושתלו בהצלחה בניתוחים, אולם הדפסת איברי גוף "רכים" נותרה בגדר אתגר מסובך. השבוע רשמו מהנדסים מאוניברסיטת קרנגי מלון שבפיטס בורג, בראשות פרופ' אדם פיינברג, פריצת דרך בתחום.


עוד כותרות ב-nrg:
- הבוקר: כתב אישום נגד המחבל מפסגת זאב
- רגע לפני הבחירות: מפלגתו של ארדואן מזנקת בסקרים
? כל התכנים הכי מעניינים - בעמוד הפייסבוק שלנו

איברי גוף מלאכותיים "קשים" כוללים שיניים תותבות, חלקי גולגולת וסדים לקני הנשימה, וכאמור הללו כבר הודפסו בעבר בהצלחה. עם זאת, איברים מסוג אחר, "רטוב", נותרו מחוץ להישג ידינו. "רובו של גוף בני האדם הוא רטוב", הסבירו המהנדסים שפיתחו את הטכנולוגיה החדשנית, "לכן יש צורך בטכנולוגיה מיוחדת שתדפיס איברי גוף מלאכותיים רכים ולחים". כעת, כשאפשר לרשום וי על ההישג של הדפסת האיברים הרטובים, נראה שמבחינת ניתוחי ההשתלות – השמיים הם הגבול.
 
כמה קבוצות של מדענים עבדו עד לאחרונה על יצירת דגמים של רקמות רכות, שהורכבו מסוכרים או מחלבונים, באמצעות תבנית מיוחדת שפיתחו. התאים המלאכותיים הודפסו בג'ל, ולאחר מכן נוספו לתבנית. כדי ליצור את דגם האיבר נאלצו המדענים להעביר את מולקולות הנוזל דרך זרבובית המדפסת, ולאחר מכן לקשר את התאים החיים לג'ל בתבנית באמצעות חשיפה לכימיקלים או לאור. הבעיה הייתה שהתערובות הללו נטו לקרוס או להישפך בטרם התקשחו לצורה המורכבת של איבר הגוף הרצוי.

פרופ' פיינברג ועמיתיו נעזרו לצורך פתרון הבעיה בחומר שמרקמו כשל דייסה, ששימש אותם כ"אמבטיה" לחה ותמך באיברי הגוף המלאכותיים שהודפסו כדי שיישארו יציבים ולא יקרסו. בשיטת העבודה שלהם הודפס הג'ל בתרחיף שנעשה מחומר הקרוי קולגן. אותו חומר הוא חלבון מבני, המהווה את המרכיב העיקר של הסיבים הלבנים שברקמות החיבור, כגון בגידים, ברצועות, בעור, בעצמות, בכלי הדם ועוד.

הקולגן הוא חומר שאינו גמיש, אף שהוא נמתח היטב. התרחיף שבו השתמשו החוקרים הופך מוצק למחצה בטמפרטורת החדר, ובעזרתו הצליחו להדפיס דגם של איבר גוף מלאכותי רך, שאינו מאבד את צורתו לאחר ההדפסה. צורת איברי הגוף החיים התבססה על תמונות הדמיה שנוצרו באמצעות תהודה מגנטית ובדיקת מיקרוסקופ.
 

 
פרופ' פיינברג הסביר כי "עבדנו על מדפסות שיאפשרו לנו לייצר איברי גוף חיים מלאכותיים רכים. הדפסנו שכבה אחר שכבה, ואז העברנו את השכבות לאמבטיית הקולגן, כדי שהאיבר יתייצב. השתמשנו בטכנולוגית חומרה ותוכנה שאינה יקרה, כדי למקסם את היכולות והתוצאות".

עד כה הדפיסו החוקרים דגם של מוח אנושי זעיר ולב של עוף, שממדיהם היו קטנים עד כדי רבע מגודלם האמיתי. בנוסף הם הדפיסו עורקים מסתעפים שעוביים פחות ממילימטר, ואף ניסו צירופים שונים של חומרים על בסיס הקולגן לצורך ההדפסה הזו.

באמצעות הטכנולוגיה שפיתחו יכולים החוקרים להדפיס איברים רבים בו-זמנית. יתרון נוסף של הטכנולוגיה של פיינברג היא עלותה הנמוכה, שהושגה בשל השימוש במכונות עם קוד פתוח ובמדפסת מסחרית לא יקרה. לטענת החוקרים, הם יכולים להדפיס בשיטה זו דגמי איברים בסיסיים בפחות מ-500 דולרים.
  
האתגר הבא של הצוות יהיה השילוב של תאים חיים פנימיים בתבנית הג'ל. הצוות כבר הוכיח כי ניתן להדפיס תאי שריר במודל פשוט, אך עד כה היו אלה חלקי גוף חיצוניים בלבד. כעת נדרשים החוקרים לפתח מודלי הדפסה של תבניות שעליהן ישולבו תאים חיים פנימיים מורכבים ובעלי שכבות מרובות.

לצורך כך הם עובדים על שילוב בין תאים חיים לתבניות הקיימות, במטרה ליצור שריר לב פונקציונאלי, ובסופו של התהליך הם מקווים שהתוצר יסייע לפתח פתרונות לשרירי לב עם מומים. שכבות של שרירי לב מודפסים יסייעו בעתיד, כך מקווים החוקרים, לתקן נזק שנגרם ללב ולמנוע התקף לב עתידי.

מטרה נוספת של פיינברג היא להפוך את השיטה לזמינה לציבור הרחב ככל האפשר. לדבריו, "אני מקווה שאנשים ירוצו עם זה קדימה בדרכים שאני אפילו לא יכול לדמיין".

היכנסו לעמוד הפייסבוק החדש של nrg

נא להמתין לטעינת התגובות

מעדכן תגובות...