استفاده از هیدروژل‌ها در ساخت بافت‌های مناسب برای پیوند
هدف نهایی از چاپ سه‌بعدی زیستی این است که روزی بتوان اندام‌ها و بافت‌های انسان را به اندازه کامل ساخت تا در موارد جراحی پیوند و سایر کاربردهای پزشکی جایگزین شود. محققان دانشگاه بوفالو گام مؤثر و با سریعی را برای انجام این کار برداشته‌اند. گروهی از محققان فناوری چاپ سه‌بعدی را ایجاد کردند که چاپ سریع اندام‌ها به اندازه طبیعی مانند دست انسان را در کم‌تر از 20 دقیقه نشان می‌دهد. این تیم به سرپرستی Ruogang Zhao دانشیار مهندسی پزشکی و Chi Zhou دانشیار مهندسی صنایع و سیستم‌های انرژی، یک روش چاپ سه‌بعدی مبتنی بر استریولیتوگرافی ایجاد کردند که از هیدروژل‌ها برای تولید سریع اندام استفاده می‌کند. هیدروژل‌ها موادی هستند که عمدتاً از آب تشکیل‌شده‌اند و قبلاً برای تولید عدسی‌های تماسی، پوشک و همچنین موارد دیگر استفاده‌شده‌اند. Zhou در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: روش ما امکان چاپ سریع مدل‌های هیدروژل به اندازه سانتی‌متر را فراهم می‌کند که به‌طور قابل‌توجهی تغییر شکل و آسیب‌های سلولی ناشی از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض تنش‌های محیطی را که معمولاً در روش‌های چاپ سه‌بعدی مشاهده می‌کنید، کاهش می‌دهد.
اما چگونه کار می‌کند؟
این روش چاپ استریولیتوگرافی سریع هیدوژل (FLOAT) نامیده می‌شود که امکان ایجاد یک مدل هیدروژل جامد با چند مقیاس به اندازه سانتی‌متر را در عرض چند دقیقه فراهم می‌کند. به گفته محققان، ایده این است که می‌توان از این فناوری برای تولید نمونه‌های بافت مانند و اندام در صورت لزوم استفاده کرد. این کار راه‌حلی برای کمبود اندام موجود برای کسانی که نیاز به پیوند دارند فراهم‌شده است.
درحالی‌که چاپ مدل‌های پرسلول هیدروژل در اندازه بزرگ نویدبخش خوبی برای ترمیم بافت و پیوند اعضا هستند، ساخت آن‌ها با استفاده از چاپ سه‌بعدی با سرعت‌پایین محدود می‌شود که می‌تواند کیفیت قطعه و فعالیت بیولوژیکی سلول‌های کپسوله شده را تحت تأثیر قرار دهد. در ژورنال Advanced Healthcare Materials مقاله‌ای به‌طور خلاصه منتشرشده است.
محققان این روش را با کنترل دقیق شرایط فتوپلیمریزاسیون فرآیند برای ایجاد مکش کم، نیرومحرکه و جریان با سرعت‌بالا یک پیش پلیمر (هیدروژل) توسعه دادند. آن‌ها نوشتند: این از تجدید مداوم محلول پیش پلیمر در زیر قسمت پخت و رشد بدون توقف پشتیبانی می‌کند.
Zhao گفت: با کنترل چاپ از این طریق FLOAT می‌توان قطعاتی را برخلاف روش‌های معمول چاپ سه‌بعدی بدون تنش و تغییر شکل، تولید کرد. وی در یک بیانه مطبوعاتی گفت: فناوری که ما توسعه دادیم 10 تا 50 برابر سریع‌تر از استاندارد صنعت است و با اندازه نمونه‌های بزرگ کار می‌کند که دستیابی به آن‌ها بسیار دشوار بوده است.
علاوه براین، این فرآیند می‌تواند برای چاپ سلول‌های زنده جاسازی‌شده در شبکه‌‌های عروقی مورداستفاده قرار گیرد. انتظار می‌رود این فناوری نوپا بخش جدایی‌ناپذیری از چاپ سه‌بعدی باشد. این شبکه‌ها بخشی از زیرساخت‌های اتصال هستند که قابلیت عملکرد این اندام‌های ساخته‌شده را مانند موارد واقعی فراهم می‌کند. آن‌ها همچنین حق ثبت اختراع این فناوری را ثبت و همچنین یک شرکت تازه تأسیس Float 3D را برای تجاری‌سازی آن تأسیس کرده‌اند.