پرینترهای سه‌بعدی یکی از داغ ‌ترین فناوری‌های حال حاضر دنیا هستند. حتی اوباما نیز در یکی از سخنرانی‌هایش از راه‌اندازی مراکزی صنعتی بر مبنای این فناوری خبر داده بود. یکی دو هفته قبل هم شاهد عرضه یکی از سرگرم‌ کننده‌ ترین کاربردهای این فناوری بودیم. خودکارسه بعدی یا 3D Doodler که به کمک آن می‌توانستید اجسام سه ‌بعدی از جنس پلاستیک را در فضای سه‌ بعدی ترسیم کنید.

یکی از گوش‌های پروتزی که توسط محققین دانشگاه کورنل از سلول‌های غضروفی زنده ساخته شده است.

اما پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل در ۲۰ فوریه کاربرد تازه‌ ای از این فناور چاپ سه ‌بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریبا مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناور چاپ سه بعدی تولید شده است. محصول آن‌ها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله‌ای درPLOS ONE منتشر شده، به منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به واسطه نقایص مادرزادی مانندmicrotia  گوش خارجی آن‌ها رشد کافی نداشته است.

این پروتز محصول فرآیندی چند مرحله‌ای است و می‌تواند جایگزین مواد مصنوعی قدیمی شود که بافتی شبیه استایروفوم دارند. همچنین می‌تواند به عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود.

برای این کار محققان نخست مدلی سه ‌بعدی از گوش بیمار بوجود می‌آورند. آن‌ها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری می‌توانند در صورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقا شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آن‌ها از یک پرینتر سه‌بعدی برای ساخت قالبی با شکل دقیق گوش استفاده می‌کنند.

یک پرینتر سه بعدی قالبی پلاستیکی از یک گوش را به عنوان اسکلتی برای پوشش کولاژنی چاپ می‌کند.

سپس آن‌ها قالب را با ژل کولاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O  دارد. Jell-O برندی است که در ایالات متحده ژله خوراکی تولید می‌کند و به نامی مصطلح برای تمام فرآورده‌های خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.

یک گوش کولاژنی که باید به عنوان محلی برای کشت سلول‌های غضروفی زنده مورد استفاده قرار گرفته و در زیر پوست نصب شود.

پس از اتمام مراحل چاپ، محققان سلول‌های غضروفی را به داخل ماتریس کولاژنی تزریق می‌کنند. برای این نمونه آن‌ها از نمونه‌های غضروفی گاو استفاده کردند، اما پیش ‌بینی می‌شود که بعدتر در عمل بتوان از سلول‌های غضروفی ناحیه‌ ای از بدن خود بیمار برای این کار بهره برد.

با گذراندن یکی دو روز در یک ظرف پتری مملو از مواد مغذی، سلول‌های غضروفی شروع به تکثیر کرده و به تدریج جایگزین کولاژن می‌شوند. پس از آن گوش می ‌تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده شده و با پوست پوشیده شود تا سلول‌های غضروفی در محیطی طبیعی تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کولاژن شوند.

تا کنون تیم محققان تنها توانسته‌ اند گوش مصنوعی را روی پشت موش‌های آزمایشگاهی و زیر پوست آن‌ها کار بگذارند. پس از سه ماه اتصال به بدن موش‌ها، سلول‌های غضروفی جایگزین کل بافت کولاژن شده و کل قالب گوش را پر کرده‌اند. در عین حال این پروتز فرم و شکل اولیه خود را حفظ کرده است.

در گزارش منتشر شده از این تحقیق، جیسون اسپکتور (Jason Spector) یکی از محققین پروژه گفته است که استفاده از سلول‌های خود بیمار می‌تواند احتمال پس زدن عضو پیوندی توسط بدن بیمار را به شدت کاهش دهد. لاورنس بوناسار (Lawrence Bonassar) یکی دیگر از محققین پروژه اشاره کرده است که علاوه بر نقایص مادرزادی، این پروتز می‌تواند برای کسانی که گوش خارجی خود را در اثر سرطان یا حوادث از دست می‌دهند نیز مفید باشد. این پروتز زمانی که برای یک کودک مبتلا به microtia مورد استفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی‌کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می‌کنند که کارگذاشتن این پروتز در سنین ۵ تا ۶ سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش‌ها به طور طبیعی تا ۸۰ درصد اندازه‌شان در بزرگسالی رشد کرده‌اند.

بزرگ ‌ترین مزیت این فناوری جدید نسبت به شیوه‌های موجود این حقیقت است که شیوه تولید در این روش قابل سفارشی شدن است. به همین دلیل می‌توان انتظار داشت که در آینده بتوان گوش‌هایی با ظاهر نسبتا طبیعی را در بازه‌های زمانی کوتاه برای هر بیمار تولید کرد. در واقع محققین از زمان ارایه این تحقیق، فرآیندها را بهبود داده‌اند که این بهبودها شامل تلاش برای ابداع روشی بوده است که در آن مستقیما از کولاژن به عنوان «جوهر» پرینتر سه‌بعدی برای چاپ گوش استفاده شود و نیازی به قالب پلاستیکی نباشد.

البته هنوز این کار با مشکلاتی نیز روبرو است. در حال حاضر محققین ابزاری برای تکثیر یا برداشت سلول‌های غضروفی کافی از بدن بیماران خردسال در اختیار ندارند تا بتوانند به کمک آن‌ها گوش را تولید کنند. درست به همین دلیل است که در این تحقیق از سلول‌های غضروفی گاو استفاده شده است. به علاوه برای تایید بی خطر بودن این پیوند برای انسان به آزمایش‌های بیشتری نیاز است. گروه محققین اعلام کرده‌اند که در حال تلاش برای حل این مشکلات هستند و امید دارند که چنین پروتزی را تا سال ۲۰۱۶ به بدن انسان پیوند بزنند.

ویرایش: محمد معین جلالی