نجح فريق من الباحثون في جامعة تكساس إيه آند إم، في تصميم نموذج ثلاثي الأبعاد مطبوع بيولوجيًا للأوعية الدموية التي تحاكي وظيفة الأوعية الدموية الأصلية وطريقة استجابتها للمرض.
تمثل أمراض الأوعية الدموية مثل تمدد الأوعية الدموية وأمراض الشرايين الطرفية والجلطات داخل الأوعية الدموية 31٪ من الوفيات العالمية.
وعلى الرغم من هذا العبء السريري، فقد تباطأ تقدم الأدوية القلبية الوعائية على مدار العشرين عامًا الماضية. يُعزى الانخفاض في التطور العلاجي للقلب والأوعية الدموية إلى عدم الكفاءة في تحويل العلاجات الممكنة إلى طرق معتمدة، خاصة بسبب التناقض بين الدراسات التي تتم خارج الجسم مقارنة بالداخل.
ولهذا، قام فريق في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة تكساس إيه آند إم، بقيادة أخيليش جهاروار، الأستاذ المشارك، وأبيشيك جاين، الأستاذ المساعد، بتصميم النموذج ثلاثي الأبعاد المطبوع بيولوجيًا للأوعية الدموية لتقليل هذه الفجوة وتحسين إمكانية ترجمة هذه التقنيات من خلال توجيه الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد نحو طب الأوعية الدموية.
وقد طور البروفيسور أخيليش جهاروار؛ خبير في المواد الحيوية، روابط حيوية جديدة توفر توافقًا حيويًا غير مسبوق وتحكمًا في الخصائص الميكانيكية اللازمة لطباعة الأوعية الدموية، بينما تكمن خبرة البروفيسرو جاين في إنشاء نماذج محاكاة حيوية لأمراض الأوعية الدموية وأمراض الدم.
والطباعة ثلاثية الابعاد البيولوجية؛ هي تقنية تصنيع متقدمة قادرة على إنتاج تركيبات فريدة من نوعها على شكل أنسجة بطريقة طبقة تلو طبقة مع خلايا مدمجة، مما يجعل الترتيب أكثر احتمالا لعكس التركيب الأصلي متعدد الخلايا لهياكل الأوعية الدموية.
وتفتقر الروابط الحيوية الحالية إلى قابلية طباعة عالية وغير قادرة على إيداع كثافة عالية من الخلايا الحية في هياكل ثلاثية الأبعاد معقدة، مما يجعلها أقل فعالية.
للتغلب على أوجه القصور هذه، طور جهاروار وجاين ارتباطًا حيويًا جديدًا للهندسة النانوية لطباعة أوعية دموية متعددة الخلايا ودقيقة تشريحًا ثلاثية الأبعاد.
ويوفر نهجهم دقة محسّنة في الوقت الفعلي لكل من البنية الكلية والبنية الدقيقة على مستوى الأنسجة، وهو أمر غير ممكن حاليًا مع الروابط الحيوية الحالية.
من جهته، قال جهاروار: "من السمات الفريدة الملحوظة لهذا التحليل الحيوي المصمم بالنانو أنه بغض النظر عن كثافة الخلية، فإنه يظهر قابلية عالية للطباعة وقدرة على حماية الخلايا المغلفة من قوى القص العالية في عملية الطباعة الحيوية".
وأضاف؛ "من اللافت للنظر أن الخلايا ثلاثية الأبعاد المطبوعة بيولوجيًا تحافظ على نمط ظاهري سليم وتبقى قابلة للحياة لما يقرب من شهر واحد بعد التصنيع".
وأخيراً، توفر هذه الأوعية ثلاثية الأبعاد المطبوع بيولوجيًا أداة محتملة لفهم الفيزيولوجيا المرضية لأمراض الأوعية الدموية وتقييم العلاجات أو السموم أو المواد الكيميائية الأخرى في التجارب قبل السريرية.
وكان من بين المشاركين الآخرين في المشروع الدكتور جون كوك من معهد هيوستن ميثوديست للأبحاث وخافيير جو من جامعة أوكلاهوما. يتم تمويل هذا البحث من خلال المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة والمؤسسة الوطنية للعلوم وصندوق التميز الرئاسي في تكساس إيه آند إم.
