به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه تهران، پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران در دو پژوهشی که در نشریات علمی بسیار معتبر منتشر شده است، پس از طراحی و ساخت تجهیزات ویژه چاپ زیستی برپایه DLP/DMD و طراحی روش برای سنتز و ارزیابی ژلاتین متاکریلوییل (ژلما)، موفق به توسعه یک جوهر ویژه، زیست حساس به نور مریی مواد طبیعی بدن شدند. سیستمی که می‌توان گامی در توسعه فناوری‌های مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی باشد.

یکی از چالش‌های مهم در حوزه چاپ زیستی سه‌بعدی و بافت مهندسی، توسعه جوهرهای زیستی ایمان، زیست‌سازگار و قابل استفاده برای ساخت بافت‌های زنده است. در همین راستا، پژوهشی مشترک توسط دکتر محسن حامدی و رامیار حسین‌زاده در دانشگاه تهران انجام شد که نتایج آن در قالب دو مقاله علمی در مجلات بین‌المللی منتشر شد.

این پژوهش با هدف توسعه جوهرهای زیستی برای مواد طبیعی موجود در بدن انسان انجام می‌شود تا ضمن حفظ زیست‌سازگاری، می‌توان از آن‌ها در کاربردهای پزشکی ترمیمی و مهندسی بافت استفاده کرد.

در گام نخست، پژوهشگران به تولید و مشخص کردن ژلاتین متاکریلوییل (ژلما) پرداختند. زیست‌ماده‌ای که یکی از پرکاربردترین مواد مورد استفاده در چاپ زیستی سه‌بعدی به شماره می‌رود. ژلاتین ماده‌ای مشتق‌شده از کلاژن است و کلاژن نیز فراوان‌ترین ساختاری بدن انسان بوده و بخش عمده‌ای از ماتریکس خارج‌سلولی از بافت‌ها را تشکیل می‌دهد.

در این مطالعه، روند متاکریلاسیون ژلاتین و ارتباط گروه‌های متاکریلات به ساختاری ژلاتین مورد بررسی قرار گرفت. همچنین روش‌هایی برای کمّی‌سازی میزان متاکریلاسیون و تعیین دقیق درجه اصلاح شیمیایی، توسعه داده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که کنترل و اندازه گیری دقیق درجه متاکریلاسیون نقش مهمی در تنظیم خواص مکانیکی، میزان اتصال، پایداری ساختاری و عملکرد زیستی هیدروژل‌های حاصل دارد و می‌تواند به استانداردسازی تولید ژلما در تحقیقات مهندسی بافت کمک کند.

در ادامه و با بهره‌گیری از نتایج حاصل از این مرحله، پژوهشگران در گام دوم به توسعه یک جوهر زیستی حساس به نور مریی پرداختند. در این سامانه، ژلاتین متاکریلوییل به عنوان ماده پایه و ریبوفلاوین (ویتامین B2) به عنوان آغازگر نوری مورد استفاده قرار گرفت. ریبوفلاوین یکی از ویتامین‌های طبیعی موجود در بدن انسان است که توسط نور آبی در طول حدود 450 نانومتر فعال می‌شود.

استفاده از نور مریی به جای تابش فرابنفش، یکی از مزیت های اصلی این پژوهش می شود. زیرا می‌تواند آسیب به سلول‌ها و بافت‌های زنده را کاهش دهد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که سامانه توسعه‌یافته قادر است هیدروژل‌هایی با خواص مکانیکی مناسب، چاپ‌پذیری مطلوب و زیست‌سازگاری بالا تولید کند.

حامدی درباره این پژوهش گفت: یکی از هدف اصلی این مطالعات، سامانه‌هایی را برای چاپ زیستی توسعه داد که تا امکان استفاده از مواد طبیعی و زیست‌سازگار بهره‌برداری و خطرات روش متداول استفاده از نور فرابنفش را کاهش دهد. ژلاتین مشتق شده از کلاژن و ریبوفلاوین به عنوان یک ویتامین طبیعی و قابل چاپ با نور مریی، امکان طراحی جوهرهای زیستی ایمن تر و کاهش آسیب سلولی غشایی برای کاربردهای مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی را می‌کند.

حسین‌زاده پژوهشگر این طرح، همچنین اظهار داشت: این تحقیق از مرحله سنتز و کمی‌سازی ژلما آغاز شد و در ادامه توسعه جوهر زیستی حساس به نور مریی انجام شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که می‌توانم از مواد طبیعی موجود در بدن استفاده کنم، سامانه‌هایی با عملکرد مناسب برای چاپ زیستی و بازسازی بافت طراحی که قابلیت توسعه در کاربردهای پزشکی آینده دارند.

پژوهشگران معتقدند این می‌توانند زمینه‌ساز توسعه نسل از داربست‌های زیستی و سازه‌های چاپ‌شده سه‌بعدی برای بازسازی بافت‌هایی مانند استخوان، غضروف، پوست و سایر بافت‌های آسیب دیده باشند.

نتایج این پژوهش‌ها در قالب دو مقاله علمی در نشریات بین‌المللی Q1 به ترتیب با تأثیر 7.9 و 8 منتشر شده است، این تحقیقات در مهندسی توسعه فناوری‌های نوین بافت و پزشکی ترمیمی و گسترش کاربردهای چاپ زیستی سه‌بعدی در درمان بیماری‌ها و بازسازی بافت‌های آسیب‌دیده انجام شده است.