با همکاری دو شرکت آپنانو در اتریش و اکسپکت اینکس در بلژیک، فناوری زیست‌چاپ سه‌بعدی به کمک نانوجوهرهای هیدروژلی یک گام رو به جلو بر می‌دارد.
ترکیب نانوجوهر و چاپگر سه‌بعدی برای حل مشکل صنعت دارو
برای چندین دهه، محیط کشت سلولی دو‌بعدی، به‌عنوان یک روش استاندارد در تحقیقات بالینی دارویی و به‌طور کلی در تحقیقات زیست پزشکی بوده است. با این حال، شواهد در حال رشد نشان می‌دهد که این مدل‌ها تعامل سلولی را در سطح ۳D در سیستم‌های زیستی به خوبی نشان نمی‌دهد. بنابراین، تولید دارو براساس سیستم‌های دو‌بعدی اغلب نادرست است و در نتیجه میلیاردها دلار هزینه تحقیق و توسعه بی‌حاصل می‌شود.
تاکنون، ساخت سازه‌های سه‌بعدی پیچیده و بسیار دقیق با سلول‌های زنده به‌دلیل کمبود مواد مناسب و سیستم‌های چاپی با مشکل روبرو شده است. به لطف توسعه زیست‌جوهرهای مبتنی بر هیدروژل این تلاش اکنون به واقعیت تبدیل شده است.
در این راستا، دو شرکت بلژیکی و اتریشی اقدام به همکاری مشترک کردند تا با ترکیب فناوری چاپ سه‌بعدی و جوهر هیدروژلی بتوان سلول‌ها را به‌صورت سه‌بعدی چاپ کرد. ترکیب چاپگر سه‌بعدی با یک زیست‌جوهر مبتنی بر هیدروژل امکان چاپ مستقیم ساختارهای سه‌بعدی حاوی سلول‌های زنده را در هر دو مقیاس مزو و میکرو فراهم می‌کند.
دستگاه NanoOne Bio که توسط شرکت اتریشی آپنانو ( UpNano GmbH) توسعه یافته است، چاپگری است که براساس نتایج موفقیت‌آمیز پیشین روی طراحی و ساخت چاپگرهای سه‌بعدی ۲ فوتونی مجهز به لیزر ساخته شده است و قادر به تولید ساختارهایی بسیار پیچیده است.
تحقیقات گسترده نشان داده است که لیزر نور قرمز ۷۸۰ نانومتری NanoOne Bio برای سلول‌های زنده مضر نیست، حتی در قدرت فوق‌العاده بالا که توسط چاپگرهای NanoOne استفاده می‌شود. در حقیقت، قدرت بالای لیزر که منحصر به سیستم‌های چاپ سه‌بعدی دو فوتونی شرکت آپنانو است، امکان استفاده از اپتیکی را فراهم می‌کند که تولید سریع ساختارهای بزرگ در مقیاس سانتی‌متری را با دقت فوق‌العاده بالا، تا مقیاس نانو امکان‌پذیر می‌کند.
این هیدروژل جدید توسط شرکت اکسپکت اینکس (Xpect INX) مستقر در گنت، بلژیک، ساخته شده‌است که یک مرکز اسپین‌آف شده برای تولید تخصصی در زمینه توسعه مواد زیست سازگار برای صنعت زیست‌چاپ سه‌بعدی، است. این تنها رزین موجود در بازار است که اجازه می‌دهد سلول‌های زنده را به‌طور مستقیم از یک صفحه کشت درون ساختارهای چاپی سه‌بعدی بسیار دقیق برای کاربردهای زیستی جاسازی کند.
پیتر گروبر، بنیانگذار شرکت آپنانو، می‌گوید: «توانمندی‌های آپنانو در توسعه دستگاه‌های چاپ سه‌بعدی و تخصص شرکت اکسپکت در زمینه طراحی مواد نوآورانه برای چاپ سه‌بعدی به خوبی با هم ترکیب شده‌اند.ما X Hydrobio INX © U200، هیدروژل بسیار زیست سازگار را توسعه داده‌ایم و در عین حال دستگاه چاپ سه‌بعدی ۲ فوتونی را ارائه می‌دهیم که بیشترین طیف ابعاد چاپی موجود در بازار را فراهم می‌کند.»
X Hydrobio INX U200 یک هیدروژل محلول در آب است که امکان انتقال محیط‌های کشت سلول از صفحات کشت دو‌بعدی به ساختارهای پیچیده سه‌بعدی را فراهم می‌کند. هیدروژل حاوی سلول‌های زنده را می‌توان به‌طور مستقیم به NanoOne Bio – چاپگر سه‌بعدی ۲ فوتونی بسیار دقیق که توسط UpNano ساخته شده است، تغذیه کرد.
جاسپر ون هوریک، سرپرست پروژه در اکسپکت اینکس، می‌گوید: «X Hydrobio INX U200 مبتنی بر ژلاتین به‌طور خاص برای کپسوله‌سازی انواع سلول‌های مختلف ساخته شده است و از این طریق امکان تولید ریز بافت‌های سه‌بعدی پیچیده با آن وجود دارد. هیدروژل از محیط طبیعی سلولی تقلید می‌کند و زیست تخریب‌پذیر است؛ بنابراین، به سلول‌ها اجازه می‌دهد مواد را به تدریج با بافت تازه تشکیل شده جایگزین کنند.»
