ساخت دستگاه چاپ سه بعدی بافت‌های بدن
موضوع مهندسی بافت یکی از بحث های داغ علمی دنیا است و پژوهشگران زیادی در داخل و خارج از کشور در حال تحقیق و پژوهش در این زمینه هستند.اساتید، دانشجویان و پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف نیز روی موضوعات مختلف مرتبط با مهندسی بافت کار می‌کنند.
با توجه به افزایش نیاز به پیوند بافت در دنیا و محدودیت ها و کمبودهای موجود در این خصوص، تکنولوژی «بایوپرینتر» نقش مهمی را در تولید بافت‌های مشابه با بافت‌های بدن ایفا می‌کند. مزیتی اصلی که بایوپرینتر در اختیار پژوهشگران قرار می دهد، امکان تولید هندسه های پیچیده و بافت های سه بعدی است.
این زمینه، از جمله حوزه های بسیار نوین و مورد توجه بوده و درحال‌حاضر تنها بافت های محدودی به کمک باپوپرینتر تولید شده و به بدن انسان زنده پیوند زده شده است.
در آخرین مورد، بافتی از کبد در آمریکا پیوند زده شد ولی هنوز شرکتی در دنیا وجود ندارد که به‌صورت تجاری، روی تولید بافت کار کند و تمام فعالیت‌هایی که تاکنون انجام شده، در فاز تحقیقاتی و آزمایشگاهی بوده است. اما با وجود سرعت کم این روند در دنیا، اکوسیستم استارت‌آپی در ایران تلاش کرده از این قافله عقب نماند.
مجید حاجی‌حسینعلی و علی لسانی دو دانشجوی دکترای دانشگاه صنعتی شریف با تاسیس یک شرکت دانش بنیان موفق به طراحی و ساخت پرینتر سه‌بعدی زیستی شده اند که قادر است نمونه هایی از بافت‌های زنده بدن انسان را تولید کند.
حاجی‌حسینعلی دانشجوی مقطع دکترای دانشکده مهندسی مکانیک در خصوص این دستگاه می گوید: نسخه اولیه دستگاه که با همکاری مشترک ساخته شد، قابلیت پرینت همزمان چهار نوع سلول را با مواد مختلف دارد.
وی افزود: سلول‌ها را از بانک های سلولی داخل کشور مانند انستیتو پاستور تهیه و کشت می‌کنیم تا تعدادشان زیاد شود. بعد برای پرینت، از آنها استفاده می‌کنیم. ما خدماتمان را به موسسات و پژوهشگاه‌ها و بیمارستان‌ها عرضه می‌کنیم و با کاربر نهایی در ارتباط نیستیم و کارمان به‌طور مستقیم با زندگی مردم مرتبط نیست، ولی می‌تواند حوزه سلامت را متحول کند و هزینه‌های درمانی بیماران را تحت‌تاثیر قرار دهد.
وی خاطرنشان کرد: به طورکلی شرکت های معدودی در دنیا بایوپرینتر تجاری می‌سازند که مشتری می‌تواند از آن استفاده کند. مهم‌ترین شرکت‌های این حوزه هم در آلمان و آمریکا هستند. قیمت دستگاه‌هایی که این شرکت‌ها ارائه می‌دهند، بین 200 تا 250هزار دلار است. در حالی که دستگاه ما در ایران حدود 100میلیون تومان قیمت‌گذاری شده و با سوبسیدی که از معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری گرفته‌ایم، قیمت تمام‌شده برای مشتری داخلی، حدود 60میلیون تومان می‌شود.
این پژوهشگر دانشگاه صنعتی شریف اذعان داشت: دستگاه بایوپرینتر، علاوه بر هندسه‌ای که به بافت می دهد، مزایای دیگری نیز دارد. به‌عنوان مثال، پژوهشگران زمانی که می‌خواهند با استفاده از روش‌های سنتی، به تولید بافت بپردازند، نیاز به چیزی شبیه داربست و اسکلت ساختمان دارند تا بتوانند سلول‌های زنده را در آن جاگذاری کنند.
حسینعلی ادامه داد: بایوپرینتر، علاوه بر این که اسکلت را تولید می‌کند، این امکان را فراهم می‌کند که سلول‌ها با دقت و درجایی‌که محقق می‌خواهد، جانمایی شوند. با توجه به اینکه بافت‌های بدن از سلول‌های مختلفی تشکیل شده‌اند و در تولید بافت، محل قرارگیری سلول‌ها در کنار هم بسیار بااهمیت است، استفاده از بایوپرینتر، نسبت به روش‌های سنتی، در اولویت قرار می‌گیرد.
وی افزود: با این دستگاه، می‌توان روی بافت‌های مختلفی کار کرد، ولی درحال‌حاضر ما روی بافت‌های پوست و استخوانی متمرکز هستیم. شرکت ما در حقیقت یک شرکت مهندسی است ولی به دلیل نیازی که به تست دستگاه وجود داشت، وارد بخش بیولوژی نیز شده‌ایم تا تاییدات لازم را برای خریداران بگیریم. به‌عنوان مثال، یکی از کارهایی که در حال‌حاضر انجام می‌دهیم، روی ایمپلنت‌های دندان است. تهیه سلول و تهیه مواد زیست‌سازگار، بسیار هزینه‌بر است و ما در ابتدای راه قرار داریم و تاکنون موفق شده‌ایم که در حوزه بافت‌های سخت استخوانی، پرینت داشته باشیم و هنوز به‌دلیل پیچیدگی بالایی که بافت‌های نرم دارند، وارد پرینت آنها نشده‌ایم. خروجی‌هایی هم که از دستگاه گرفته‌ایم، در مققیاس آزمایشگاهی است و هنوز پیوند روی حیوان و انسان انجام نشده است.
کاربردهای دیگر دستگاه بایوپرینتر
این دانشجوی دکترای دانشگاه شریف در ادامه به کاربردهای این دستگاه اشاره کرد و در این خصوص گفت: کاربردهای این دستگاه، گسترده است و هرجایی‌که بافتی آسیب ببیند، می‌توان با بافت‌های تولیدشده از این دستگاه، آن را احیا کرد. بعنوان مثال، پوشش‌هایی برای قسمت آسیب‌دیده پوست تولید شده است که وقتی روی پوست قرار می‌گیرد، زخم را ترمیم می‌کند. در حوزه زیبایی نیز کاربردهای زیادی دارد. کاربرد دیگر آن، تست محصولات آرایشی و دارویی روی بافت پوست است تا از عدم حساسیت‌زایی آن، اطمینان حاصل شود. کاربردهای دیگر این دستگاه، در حوزه فک، صورت و استخوان سر است. علاوه بر این، ساخت نمونه بافت سرطانی برای بررسی تاثیر داروهای ضدسرطان، از دیگر کاربردهای این دستگاه است.
وی یادآور شد: فناوری که ما از آن استفاده می‌کنیم، «میکرو استروژن» نام دارد و مواد از یک مخزن پرینت می‌شوند. دو نوع ماده در دستگاه استفاده می‌شود که قابلیت استفاده در بدن انسان را دارند؛ یعنی مواد سلولی و مواد زیست‌سازگار. دستگاه ما قابلیت پرینت همزمان چهار نوع سلول را با مواد مختلف دارد. سلول‌ها را از بانک های سلولی تهیه می‌کنیم و آنها را کشت می‌کنیم تا تعدادشان زیاد شود، بعد برای پرینت، از آنها استفاده می‌کنیم. مواد زیست‌سازگار هم زمانی کاربرد دارند که می‌خواهیم سلول‌ها را در چارچوبی بسازیم که سلولی نیست، ولی زیست‌تخریب‌پذیر است و وقتی در بدن قرار می‌گیرد، از بین می‌رود و فقط سلول‌ها باقی می‌ماند. درحال‌حاضر ما با مواد زیست تخریب‌پذیر، اسکفولدهای سه‌بعدی یا همان اسکلت‌های نگهدارنده ساده تولید می‌کنیم. روشی که تا پیش از این، در ایران وجود نداشته است.
وضعیت بازار بایوپرینتر در ایران
این پژوهشگر خاطرنشان کرد، بازار داخل ایران برای فروش این دستگاه، مثل سایر محصولات سخت‌افزاری، بسیار کوچک و ضعیف است. یکی از دلایلی هم که به سمت عرضه خدمات دستگاه رفتیم، همین مورد بود. ما در حال عبور از مرحله تجاری‌سازی دستگاه و درحال جذب سرمایه هستیم ولی قصد داریم در بازار خدمات تولید بافت و مواد اولیه سلولی قابل‌استفاده در بایوپرینتر کار کنیم تا بتوانیم آن را در کنار دستگاه به محققان بفروشیم. امیدواریم به این سمت برویم که سلول‌ها و بافت‌های مختلف را تولید کنیم. زمانی که بتوانیم یک محصول واقعی بسازیم که قابلیت استفاده در بدن انسان را داشته باشد، مطمئنا بازار خدمات در ایران، پربازده خواهد بود.
مهندس مجید حاجی حسینعلی در ادامه به همکاران خود در این پروژه اشاره کرد و افزود: افرادی که درحال‌حاضر در تیم ما حضور دارند، از تخصص‌های مختلف مکانیک، الکترونیک، کامپیوتر، مهندسی شیمی و زیست‌شناسی هستند. یک تیم هفت‌نفره هستیم که فقط روی این پروژه کار می‌کنیم و در جایی مشغول به کار نیستیم.
وی یادآور شد، در واقع به غیر از ایده جذاب کار و اینکه بخواهیم بیزینس خودمان را داشته باشیم، هدف ما این بود که بچه‌هایی که از دانشگاه فارغ‌التحصیل می‌شوند بتوانند از تخصص‌های خود استفاده کنند و کارکردن کنار هم را یاد بگیرند؛ هدفی که تقریبا به آن رسیده‌ایم. ما به آینده این کار، امیدوار هستیم و با وجود تمام سختی‌ها، با انرژی آن را ادامه خواهیم داد.
