در حال حاضر صدها هزار نفر در لیست پیوند قرار دارند،
و برای اعضای حیاتی مثل کلیه، قلب و کبد انتظار می‌کشند
تا بتوانند به زندگیشان ادامه دهند.
متاسفانه،
عضو اهدایی کافی برای جوابگویی به تقاضای‌شان وجود ندارد.
اگر به جای انتظار
بتوانیم عضوهای کاملا جدید سفارشی بسازیم چه؟
این تفکر پشت زیست‌چاپ است،
شاخه ای از پزشکی ترمیمی که در حال پیشرفت است.
هنوز نمی‌توانیم عضوهای پیچیده را چاپ کنیم،
اما اکنون به بافت‌های ساده‌تر مثل رگ‌های خونی و بافت‌هایی
که مسئول مواد مغذی و مواد زائد هستند
دست یافته‌ایم.
بیوپرینتینگ که پسرعموی بیولوژیکی چاپ سه‌بعدی است
تکنیکی است که لایه‌های مواد را روی یکدیگر قرار می‌دهند
تا یک شیء سه بعدی در هر برش بسازد.
یک پرینتر سه بعدی به جای فلز، پلاستیک یا سرامیک،
برای اندام‌ها و بافت‌های بدن از جوهر زیستی استفاده می‌کند:
یک ماده قابل چاپ که دارای سلول‌های زنده است.
بخش عمده‌ای از جوهر‌های زیستی مولکول‌هایی غنی از آب به نام هیدروژل‌ است.
که میلیون‌ها سلول زنده را در بر دارند
و همچنین مواد شیمیایی مختلفی که سلول‌ها را به برقراری ارتباط و رشد تشویق می‌کنند.
برخی از زیست‌جوهر‌ها شامل یک نوع سلول هستند،
در حالی‌که بقیه چندین نوع مختلف را برای ساخت ساختار‌های پیچیده ترکیب می‌کنند.
به فرض‌ می خواهید منیسک چاپ کنید،
که یک قطعه غضروف در زانو است
که استخوان ران وساق‌ پا را از سایش یکدیگر نگه می‌دارد.
این از سلول‌هایی به نام سلول‌های غضروفی تشکیل شده‌ است،
و شما به یک منبع سالم برای جوهر زیستی خود نیاز خواهید داشت.
این سلول‌ها می‌توانند از اهداکنندگان در آزمایشگاه تکثیرشده باشند.
یا ممکن است از بافت خود بیمار نشات گرفته شوند
برای ساخت مینیسکی منحصربه‌فرد که احتمال کمتری برای رد شدن توسط بدن‌شان داشته باشد.
چندین روش چاپ وجود دارد،
و محبوب‌ترین آن اکستروژن مبتنی بر زیست‌چاپ است.
در این حالت، جوهر زیستی درمحفظه‌ای پر می‌شود.
وبا فشار از طریق دهانه گردی که به سر چاپگر متصل است وارد می‌شود.
از دهانه‌ای که به ندرت به پهنای ۴۰۰ میکرون در قطر می‌رسد بیرون می‌آید،
و می‌تواند رشته‌ای پیوسته تولید کند
تقریباً به ضخامت ناخن انسان،
تصویر یا پرونده‌ای کامپیوتری راهنمای محل استقرار رشته‌ها است،
یا روی سطحی صاف یا داخل وانی مایع
این به شما کمک می‌کند تا ساختار را در جای خود قرار داده تا تثبیت شود.
این چاپگرها سریع هستند، منیسک را در حدود نیم ساعت تولید می‌کنند،
یک رشته نازک در هر لحظه.
پس از چاپ، برخی از جوهر‌های زیستی فوراً سخت می‌شود؛
مابقی به نور ماوراء بنفش یا فرایند تکمیلی شیمیایی یا فیزیکی
برای تثبیت ساختارشان نیاز دارند.
اگر روند چاپ موفقیت آمیز باشد،
سلول‌های موجود در بافت مصنوعی
رفتار مشابهی را که سلول‌ها در بافت واقعی انجام می‌دهند را شروع می‌کنند:
سیگنال دادن به یکدیگر، تبادل مواد مغذی ، و تکثیر می‌شوند.
ما در حال حاضر می‌توانیم ساختار ساده‌ای مثل مینیسک را پرینت کنیم.
مثانه‌های چاپ زیستی نیز وجود دارند که با موفقیت کاشته شده‌اند،
و اعصاب در بافت چاپی صورت موش احیا شده‌اند.
محققان بافت ریه، پوست و غضروف، تولید کرده‌آند.
و همچنین نسخه مینیاتوری، نیمه کاربردی کلیه ها ، کبد و قلب.
با این حال، تکرار این شرایط پیچیده بیوشیمیایی
برای یک ارگان اصلی چالش بزرگی است.
چاپ‌زیستی مبتنی بر اکستروژن ممکن است
ادر صورت زیاد کوچک بودن دهانه خروجی میزان زیادی از سلول‌ها را از بین ببرد،
یا اگر فشار چاپ خیلی زیاد باشد.
یکی از جدی ترین چالش ها
نحوه رساندن اکسیژن و مواد مغذی به تمام سلول های یک اندام با اندازه کامل است.
به همین دلیل بزرگترین موفقیت های کنونی
با ساختارهای صاف یا توخالی بوده است--
و چرا محققان مشغول راه های گسترش
ترکیب عروق خونی به بافت زیست‌چاپ شده‌اند.
پتانسیل فوق العاده‌ای برای استفاده از زیست‌چاپ وجود دارد.
در وهله اول برای نجات جان انسان‌ها
و پیش برد فهم ما از نحوه عملکرد اندام‌ها.
و این فناوری مجموعه‌ای گیج‌کننده‌ای از امکانات را فراهم می‌کند،
مانند چاپ بافت با الکترونیک تعبیه شده در آن.
آیا می توانیم روزی ارگانی را مهندسی کنیم که از توانایی فعلی بشر فراتر رود،
یا به خودمان ویژگی‌هایی مثل پوست نسوز دهیم؟
چه مدت ممکن است عمر انسان را با چاپ و جایگزینی اندام‌ها تمدید کنیم؟
و دقیقا چه کسی -- و چگونه --
به این فناوری و خروجی باورنکردنی آن دسترسی خواهند داشت؟