قد تتيح تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة موجهة بالموجات فوق الصوتية إنتاج زرع طبية في الجسم الحي وتوصيل علاجات مخصصة للأنسجة العميقة داخل الجسم - كل ذلك دون جراحة توغلية، حسبما أفاد باحثون. توفر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الحيوية إمكانيات واعدة للطب الحديث، حيث تتيح إنتاج زرع مخصصة وأجهزة طبية معقدة وأنسجة اصطناعية مصممة خصيصًا لكل مريض.
ومع ذلك، تتطلب معظم الأساليب الحالية زرعًا جراحيًا توغليًا. على الرغم من أن الطباعة الحيوية في الجسم الحي - الطباعة ثلاثية الأبعاد للأنسجة مباشرة داخل الجسم - تمثل بديلاً أقل توغلاً، إلا أنها كانت مقيدة حتى الآن بتحديات مثل عمق اختراق الأنسجة المنخفض، ومجموعة محدودة من الأحبار الحيوية المتوافقة حيويًا، والحاجة إلى أنظمة طباعة عالية الدقة وتحكم دقيق في الوقت الفعلي. للتغلب على هذه العقبات، طور الباحثون، إلهام داودي وزملاؤه، منصة جديدة موجهة بالصور تسمى الطباعة الصوتية العميقة للأنسجة في الجسم الحي الموجهة بالصور (DISP).
تستخدم هذه المنصة الموجات فوق الصوتية المركزة والأحبار الحيوية الحساسة للموجات فوق الصوتية لإنتاج المواد الحيوية بدقة مباشرة داخل الجسم. هذه الأحبار الحيوية، المعروفة أيضًا باسم الأحبار فوق الصوتية، تجمع بين البوليمرات الحيوية وعوامل التباين التصويري والليبوستات الحساسة لدرجة الحرارة مع عوامل التشابك، ويمكن حقنها في عمق الأنسجة في الجسم عن طريق الحقن أو القسطرة. يقوم محول الموجات فوق الصوتية المركزة، الذي يتم التحكم فيه بواسطة تحديد المواقع الآلي وخطة بناء رقمية محددة مسبقًا، بتشغيل تسخين موضعي بدرجة حرارة منخفضة (أعلى بقليل من درجة حرارة الجسم) يطلق عامل التشابك ويؤدي إلى تكوين هلام فوري في الموقع. علاوة على ذلك، يمكن تخصيص الأحبار الحيوية والهلام الناتج لوظائف مختلفة، بما في ذلك الموصلية، وتوصيل الأدوية الموضعي، التصاق الأنسجة، بالإضافة إلى التصوير في الوقت الفعلي.
أثبت دافودي وآخرون صحة DISP من خلال طباعة مواد حيوية فعالة ومواد حيوية وظيفية بنجاح بالقرب من بؤر السرطان في مثانة الفئران وبعمق في الأنسجة العضلية للأرانب، مما يدل على تطبيقات محتملة لتوصيل الأدوية وتجديد الأنسجة والإلكترونيات الحيوية. أظهرت اختبارات التوافق الحيوي الإضافية عدم وجود علامات على تلف الأنسجة أو الالتهاب، وقام الجسم بتطهير الحبر غير المتبلمر بالموجات فوق الصوتية في غضون أسبوع، مما يوضح سلامة المنصة. "على الرغم من أن دافودي وآخرون قد طوروا الطباعة ثلاثية الأبعاد بالموجات فوق الصوتية للتطبيق السريري، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من التحسينات لتنفيذ التكنولوجيا للاستخدام السريري"، كتب شياو كوانغ في منظور ذي صلة. "يجب توضيح العلاقة التفصيلية بين ظروف العملية وهيكل المادة المطبوعة والخصائص الناتجة من خلال اختبارات دقيقة."
معرف الكائن الرقمي
