دستاورد سه دانشمند جوان ایرانی برای تولید بافت‌های عصبی مصنوعی مبتلایان ضایعات نخاعی

دکتر طلوع شکوه‌فر، دانشیار مهندسی مکانیک و مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه فنی میشیگان، رضا شهبازیان‌یسار، دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک و شایان شفیعی‌نژاد، دانشجوی دکتری این دانشگاه امیدوارند بتوانند با استفاده از این چاپگر بافت زیستی به بازیابی عصب‌های آسیب‌دیده در بیماران مبتلا به آسیب‌های نخاعی کمک کنند.

این چاپگر شبیه یک فر توستر است که بخش جلویی و دو طرف آن حذف شده است. قاب فلزی آن اطراف یک دایره از جنس فولاد ضدزنگ را که با نور فرابنفش روشن شده، گرفته است. هیدرولیک فولاد ضد زنگ و لوله‌های نازک سیاه در لبه پشتی قرار می‌گیرند که در انتهای آن یک جعبه روساز داخلی از جنس پلاستیک قرمز قرار دارد. در جلو این چاپگر، فلز با آرم ربات زیستی به رنگ قرمز حک شده است. روی هم رفته، این قاب فلزی خاکستری رنگ به اندازه کافی برای قرار گرفتن بر روی یک میز مدرسه، کوچک است.

کلید اصلی این کار، تولید جوهر زیستی صحیح یا بافت قابل چاپ است.

شکوه‌فر ریاست آزمایشگاه نانوپزشکی و نانوالکترونیک دانشگاه فنی میشیگان را برعهده داشته و همچنین استادیار دپارتمان مهندسی زیستی در دانشکده دندانپزشکی دانشگاه ایلینویز است.

وی در حوزه تحقیقات چاپ زیستی با شهبازیان‌یسار همکاری داشته که پس زمینه میان‌رشته‌ای‌اش در نانوبلورهای سلولزی مانند مواد زیستی، الهام‌بخش تحقیقات جدید چاپ سه‌بعدی آزمایشگاه شکوه‌فر شده است.

شهبازیان‌یسار اظهار کرد: نانوبلورهای سلولزی با ویژگی‌های مکانیکی بسیار خوب برای چاپ زیستی چهارچوب‌هایی که می‌توان از آن‌ها برای بافت‌های زنده بهره برد، بسیار مطلوب هستند.

شکوه‌فر با توضیح این که بازیابی عصب یک معمای بسیار مشکل در مهندسی زیستی‌پزشکی است، گفت: ما می‌خواستیم که این مشکل بزرگ را هدف قرار دهیم؛ ما با تمام عصب‌هایی که تا پایان عمر با ما هستند، متولد می‌شویم و عصبهای آسیب‌دیده بخوبی ترمیم نمی‌شوند.

مؤسسات دیگر نیز در تلاش هستند تا این مسأله را حل کنند. بسیاری از آن‌ها از دستگاه‌های بزرگ به اندازه یک اتاق برخوردارند که دارای پوشش‌های داخلی کشت سلول، انکوباتور و یخچال هستند. دقت این تجهیزات به آن‌ها اجازه می‌دهد تا اندام کامل را چاپ کنند اما تاکنون نوآوری‌ها در مقیاس‌های کوچکتر نیازمند چابکی بیشتر است.

شایان شفیعی‌نژاد، دانشجوی دکتری دانشگاه میشیگان نیز اظهار کرد: ما می‌توانیم تحقیقات بازیابی عصب را با یک مجموعه چاپگر ساده‌تر پیگیری کنیم؛ سازگارسازی بافت مصنوعی با سلول‌های عصبی بسیار قبل‌تر از راه‌اندازی چاپگر، آغاز می‌شود.

به گفته شفیعی، گام اول در این راه، ساخت یک پلیمر زیست‌سازگار شهددار است که بتوان آن را چاپ کرد. این امر بدان معنی است که شفیعی و شکوه‌فر باید مواد خود را برای چاپ تولید کنند و نمی‌توانند این مواد اولیه را از فروشگاه خاصی تهیه کنند.

عصبها تنها نیازمند یک بافت زیست‌سازگار برای عمل کردن به عنوان حاملی برای سلول‌ها نیستند. عملکرد عصب تماما در مورد پالس‌های الکتریکی است و در این جاست که تحقیقات شکوه‌فر به میان می‌آید.

وی سال گذشته موفق به دریافت کمک هزینه CAREER از سوی بنیاد ملی علوم آمریکا برای استفاده از گرافن در تحقیقات مواد زیستی شد.

این محققان اکنون در حال گسترش کاربری این ماده برای چاپ سلول‌های عصبی هستند. شفیعی امیدوار است که بتوان از این ماده ورای بازیابی عصبهای آسیب‌دیده بهره برد.