اگر بگوییم که پرینت سه بعدی به ایجاد انقلابی در علم نزدیک و نزدیک تر می شود چه؟ تیمی از محققان در دانشگاه هاروارد و بریگهام و بیمارستان زنان اخیراً موفق به توسعه ی جوهر میکروبی یا هیدروژل برای پرینت سه بعدی مواد زنده شده اند. به گفته محققان، این ماده ابداعی می تواند داروها را آزاد کند یا آلاینده های شیمیایی را از محیط حذف کند. این دستآورد می تواند منجر به انقلابی در تحقیقات سرطان یا کاربردهای پیشرفته در فضا شود. نتایج این پروژه در مجله Nature Communications در مقاله “جوهر میکروبی قابل برنامه‌ریزی برای پرینت سه بعدی مواد زنده تولید شده از نانوالیاف پروتئینی دستکاری شده ژنتیکی توسط Duraj-Thatte و همکاران” منتشر شد، جایی که آنها فرآیند این تحقیق چند ساله را توضیح دادند که در نتیجه ی آن، توانستند اثرات و امکانات ارائه شده توسط این فناوری را در علم نشان دهند.
امروز ما شاهد همکاری فزاینده ای بین مهندسی مواد و زیست شناسی هستیم، جایی که AM نیز به عنوان یک ابزار کلیدی وارد عمل می شود. ما قبلاً داستان موفقیت دانشگاه کلرادو را دیده‌ایم که یک ماده قابل پرینت سه‌بعدی با قابلیت تقلید بافت‌های بیولوژیکی پیچیده ایجاد کرد. یا دانشمندانی که از اولوان، نوعی جلبک دریایی، با استفاده از بایواینک ایجاد کردند که معتقد بودند باعث بهبود زخم می شود. این بار نیز، کارشناسان دانشگاه هاروارد جوهرهای میکروبی قابل برنامه ریزی را از نانوالیاف پروتئینی اصلاح شده ژنتیکی ایجاد کردند.
جوهر میکروبی برای پرینت سه بعدی مواد زنده
با در نظر گرفتن این ایده، محققان باکتری Escherichia coli (که E.coli نیز نامیده می شود) و نانوالیاف پروتئینی را در جوهر ترکیب کردند. E.coli یک باکتری متعلق به خانواده انتروباکتری ها است که در میکروبیوتای دستگاه گوارش حیوانات هومیوترمیک و همچنین در انسان یافت می شود. مخلوطی از آلژینات و E. coli به صورت سه بعدی روی سطح کلرید کلسیم پرینت شد. این به این دلیل است که مولکول های آلژینات روی این پایه به هم متصل می شوند و یک ژل جامد را تشکیل می دهند. در مورد خود فرآیند ساخت، در مقاله منتشر شده، محققان اظهار داشتند: «اگرچه روش‌های چاپ جوهرافشان، چاپ تماسی، چاپ روی صفحه و تکنیک‌های لیتوگرافی برای چاپ میکروب‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند، چاپ زیستی مبتنی بر اکستروژن به یکی از پرکاربردترین تکنیک‌ها تبدیل شده است. سادگی، سازگاری با انواع جوهرهای زیستی و ابزار دقیق و مقرون به صرفه.
در طول فرآیند تحقیق، کارشناسان با چالش هایی مواجه شدند. یکی از آنها مربوط به خواص مواد زنده ای بود که در خدمات پرینت سه بعدی با موفقیت مورد استفاده قرار می گرفتند. برای این منظور، جوهرهای زیستی باید دو الزام اصلی را برآورده می‌کردند: ویسکوزیته کم برای اکستروژن، اما در عین حال به اندازه کافی بالا برای حفظ شکل پس از چاپ. برای این کار، دانشمندان از به اصطلاح فیبرین الهام گرفتند، یک پروتئین فیبریلار با توانایی تشکیل لخته خون از طریق شبکه های سه بعدی.
هنوز راه زیادی در توسعه مواد زنده وجود دارد، اگرچه آینده امیدوارکننده است. در واقع، تیم هاروارد ادعا می کند که این جوهر میکروبی می تواند در تحقیقات علیه سرطان های خاص یا حتی برای تامین مستعمرات آینده در مریخ به کار گرفته شود.
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره پروژه می توانید به مقاله ی منتشر شده مراجعه کنید.