จากการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 2 สิงหาคม นักวิทยาศาสตร์ได้ดำเนินการครั้งสำคัญเพื่อให้สามารถทำการพิมพ์ทางชีวภาพสามมิติของอวัยวะที่ทำงานได้ หลังจากที่นักวิจัยได้คิดค้นวิธีการสร้างขั้นตอนส่วนประกอบหัวใจของมนุษย์ขึ้นใหม่
นักวิจัยจาก Carnegie Mellon University ได้พัฒนาเวอร์ชันขั้นสูงของเทคโนโลยี Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์คอลลาเจน 3 มิติที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน ซึ่งสร้างส่วนต่างๆ ของหัวใจมนุษย์ ตั้งแต่หลอดเลือดขนาดเล็กไปจนถึงลิ้นหัวใจไปจนถึงโพรงสมอง ตี. เพิ่งได้รับสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 10,150,258 เทคโนโลยี FRESH ได้รับอนุญาตจาก FluidForm และ FluidForm มุ่งมั่นที่จะขยายขีดความสามารถของการพิมพ์ 3 มิติอย่างมาก
ศาสตราจารย์ Adam Feinberg, CTO และผู้ร่วมก่อตั้ง FluidForm, Carnegie Mellon, Resident Biomaterials and Treatment Group กล่าวว่า "ตอนนี้เราสามารถสร้างโครงสร้างที่จำลองคุณสมบัติทางโครงสร้าง เชิงกล และชีวภาพที่สำคัญขององค์กรท้องถิ่นได้ สถานที่ที่ศึกษาเสร็จแล้ว. "ยังมีความท้าทายมากมายที่ต้องเอาชนะเพื่อให้เราเข้าสู่อวัยวะสามมิติแบบวิศวกรรมชีวภาพ แต่งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงก้าวสำคัญ"
แม้ว่าการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติจะประสบความสำเร็จในเหตุการณ์สำคัญ แต่การพิมพ์เซลล์ที่มีชีวิตและวัสดุชีวภาพแบบอ่อนโดยตรงได้พิสูจน์แล้วว่าทำได้ยาก อุปสรรคสำคัญคือการรองรับวัสดุชีวภาพที่อ่อนนุ่มและไดนามิกในระหว่างกระบวนการพิมพ์เพื่อให้ได้ความละเอียดและความเที่ยงตรงที่จำเป็นต่อการสร้างโครงสร้างและฟังก์ชัน 3D ที่ซับซ้อนขึ้นใหม่
FRESH ใช้วิธีการพิมพ์แบบฝังเพื่อแก้ปัญหานี้โดยใช้เจลรองรับชั่วคราว ซึ่งทำให้สามารถพิมพ์นั่งร้านที่ซับซ้อนโดยใช้คอลลาเจน 3D ในรูปแบบดั้งเดิมที่ไม่ได้ดัดแปลง ในอดีต นักวิจัยมีข้อจำกัดเนื่องจากวัสดุเนื้ออ่อนยากต่อการพิมพ์ที่มีความเที่ยงตรงสูงหลายชั้นเนื่องจากความหย่อนคล้อย
นำโดยผู้ก่อตั้งร่วมและผู้ก่อตั้ง FluidForm Andrew Lee และ Andrew Hudson สมาชิกเก้าคนในทีม Carnegie Mellon เอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ด้วยการพัฒนาวิธีการขับเคลื่อนการประกอบคอลลาเจนด้วยตนเองโดยใช้การเปลี่ยนแปลงค่า pH อย่างรวดเร็ว
FRESH 3D bioprinted heart อ้างอิงจาก MRI ของมนุษย์ และจำลองลักษณะทางกายวิภาคเฉพาะของผู้ป่วยได้อย่างถูกต้องแม่นยำ ช่องที่เล็กกว่าของคาร์ดิโอไมโอไซต์ของมนุษย์ที่พิมพ์ออกมาแสดงการหดตัวแบบซิงโครนัส การแพร่กระจายที่มีศักยภาพในการดำเนินการตามทิศทาง และผนังหนาขึ้น 14 เปอร์เซ็นต์ในช่วงการหดตัวสูงสุด อย่างไรก็ตาม ความท้าทายยังคงอยู่ รวมถึงเซลล์หลายพันล้านเซลล์ที่จำเป็นในการผลิตเนื้อเยื่อขนาดใหญ่ที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ขนาดการผลิต และกระบวนการตรวจสอบการแปลทางคลินิกที่ไม่ได้กำหนด
แม้ว่าหัวใจของมนุษย์จะถูกใช้เพื่อพิสูจน์แนวคิด แต่การพิมพ์ FRESH ของคอลลาเจนและวัสดุชีวภาพที่อ่อนนุ่มอื่นๆ เป็นแพลตฟอร์มที่น่าจะสร้างโครงร่างขั้นสูงสำหรับระบบเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ
"FluidForm ภูมิใจในงานวิจัยของ Feinberg Labs" Mike Graffeo CEO ของ FluidForm กล่าว "เทคโนโลยี FRESH ที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนช่วยให้เครื่องพิมพ์ชีวภาพได้รับโครงสร้าง ความละเอียด และความเที่ยงตรงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งทำให้เกิดก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในสาขานี้ เรายินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะนำเสนอเทคโนโลยีนี้แก่นักวิจัยทั่วโลก"
FluidForm ทำการค้าเทคโนโลยี FRESH ผ่านผลิตภัณฑ์ LifeSupport(TM) bioprinting support gel ตัวแรกของบริษัท ซึ่งช่วยให้นักวิจัยทั่วโลกได้รับการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่มีประสิทธิภาพของคอลลาเจน เซลล์ และวัสดุชีวภาพต่างๆ
