طباعة نماذج ثلاثية الأبعاد 3D لقلب ينبض بالحياة

لا تزال تقنية الطباعة الحيوية للأنسجة البشرية قيد التطوير، بما في ذلك القدرة على الطباعة الثلاثية الأبعاد 3D لأعضاء بشرية كاملة، وقد أعلن فريق من الباحثين في جامعة كارنيجي ميلون Carnegie Mellon University قدرتهم على طباعة 3D لمكونات قلب كاملة الحجم مشابهة تمامًا لتلك الطبيعية.

نُشرت الورقة البحثية في مجلة Science، ويقول أحد الباحثين والذي أُجري هذا العمل في مختبره: "لقد استطعنا طباعة أجزاء من القلب (مكونة من الخلايا والكولاجين) تعمل بكفاءة، مثل صمام قلب أو بطين صغير ينبض. تمكنا باستخدام بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي لقلب الإنسان من إعادة إنتاج البنية التشريحية الخاصة بالمريض بدقة وكولاجين 3D وخلايا قلب بشري".

وأضاف: "من المهم أن نفهم أن هناك سنوات عديدة من الأبحاث التي لم تُجرى بعد، ولكن لا يزال هناك ما يدعو إلى الإثارة، فنحن نحرز تقدمًا حقيقيًّا نحو هندسة الأنسجة والأعضاء البشرية الوظيفية، وهذه الورقة هي خطوة واحدة فقط على الطريق " (1).

لم يقتصر الأمر على باحثي جامعة كارنيجي ميلون فحسب، إذ طور باحثون آخرون من جامعة منيسوتا University of Minnesota  في طباعة 3D نماذج صمام القلب الأبهري والهياكل المحيطة التي تحاكي الشكل والمظهر الدقيق للمريض.

ونُشر البحث في مجلة Science Advances، إذ طبع الباحثون باستخدام تقنية 3D ما يسمى جذر الأبهر، وهو الجزء الأقرب إلى القلب والمرتبط به. ويتكون جذر الأبهر من الصمام الأبهري وفتحات الشرايين التاجية، ويحتوي على ثلاث طبقاتٍ تسمى الوريقات محاطة بحلقة ليفية. يتضمن النموذج أيضًا جزءًا من عضلة البطين الأيسر والشريان الأورطي الصاعد.

لكن ما الهدف يا تُرى من طباعة هذه النماذج؟ يُجيبنا أحد باحثي جامعة مينيسوتا للهندسة الميكانيكية: "هدفنا من هذه النماذج المطبوعة بتقنية 3D هو تقليل المخاطر والمضاعفات الطبية عن طريق توفير أدواتٍ خاصة بالمريض لمساعدة الأطباء على فهم البنية التشريحية الدقيقة والخواص الميكانيكية لقلب المريض المحدد".

صُمم هذا النموذج خصيصًا لمساعدة الأطباء في إجراءٍ يعرف باسم استبدال الصمام الأورطي عبر القثطار (القسطرة) (TAVR)؛ وهو إجراء لعلاج تضيق الأبهر عن طريق زرع صمامٍ تعويضيٍّ حيويٍّ داخل الصمام الأصلي المصاب (2).

تُصنع نماذج جذر الأبهر باستخدام التصوير المقطعي المحوسب CT؛ وهو نوع من التصوير يستخدم معدات خاصة للأشعة السينية لعمل صور مقطعية للجسم، وبذلك تكون متناسبة مع الشكل الدقيق، ومن ثمَّ تُطبع بتقنية 3D باستخدام أحبار متخصصةٍ قائمة على السيليكون تتطابق ميكانيكيًّا مع ملمس أنسجة القلب الحقيقية. ويمكن للطابعات التجارية الموجودة في السوق حاليًا طباعة الشكل 3D، لكنها تستخدم أحبارًا غالبًا ما تكون صلبة جدًا ولا تناسب نعومة أنسجة القلب الحقيقية (2,3).

من جهةٍ أخرى، تمكنت الطابعات 3D المتخصصة في جامعة مينيسوتا من محاكاة مكونات الأنسجة الرخوة في النموذج (2).

لكن الباحثين لا يرون هذا الإنجاز على أنه نهاية الطريق لهذه النماذج المطبوعة 3D. فهل تعتقد عزيزي القارئ أن هذه الطباعة ستتوقف عند هذا الحد، بل إنها ستستمر بالتطور؟ وإلى أي مدى يمكن أن تتطور؟

المصادر: