Ad
هذه المقالة هي الجزء 3 من 8 في سلسلة دليلك لفهم أساسيات الهندسة الطبية

تعريف الطباعة الحيوية

هي تقنية تشبه تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التقليدية ولكن باستخدام مواد حيوية خاصة بدلًا من  المواد البلاستيكية أو المعدنية. تقوم الطابعة الحيوية بإنشاء هيكل ثلاثي الأبعاد أولي من المواد الحيوية بشكل يشبه النسيج. وبعد انتهاء الطباعة، يخضع لعدة عمليات معالجة قبل الحصول على النسيج النهائي. كما تستخدم التقنية في الصناعات الدوائية. وتصل دقة الطباعة إلى حوالي 97%. [1]

كيف تعمل الطابعة الحيوية؟

تتألف العملية من ثلاث خطوات.

  • الخطوة الأولى «ما قبل الطباعة – PreBioprinting»

أول خطوة في عملية الطباعة هي تشكيل نموذج ثلاثي الأبعاد للعضو أو النسيج المراد طباعته على برامج التصميم الحاسوبية. كما يتم تحديد المواد اللازمة لهذه العملية، فمثلًا تختلف المواد المستخدمة في إنتاج الصمام القلبي عن المواد المستخدمة في إنتاج النسيج العظمي. كما يمكن أخذ خزعة من جسم المريض من أجل إنتاج عضو يتوافق حيويًا مع جسمه. بالنسبة للصور ثلاثية الأبعاد، يتم أخذها أولًا باستخدام أجهزة التصوير الطبي «الطبقي المحوري – CT» أو «الرنين المغناطيسي – MRI» وبعدها تتم معالجة الشكل وتعديله باستخدام برامج خاصة.[2]

الطباعة الحيوية
محاكاة حاسوبية لصمامات القلب قبل عملية الطباعة
محاكاة حاسوبية لصمامات القلب قبل عملية الطباعة
  • الخطوة الثانية «الطباعة الحيوية – Bioprinting»

وهذه الخطوة التي تتم فيها الطباعة الفعلية، حيث يوضع الحبر الحيوي والمواد الخاصة ضمن الطابعة. المادة هي عبارة عن خليط من الخلايا الجذعية والحبر الحيوي. وعندما تبدأ الطابعة بالعمل، تقوم بترسيب المواد بشكل تراكمي على السقالة وتتابع العمل وفق النموذج الرقمي حتى الوصول للشكل النهائي.[2]

آلية عمل الطباعة الحيوية
آلية عمل الطباعة الحيوية
  • الخطوة الثالثة «ما بعد الطباعة – PostBioprinting»

وتعد أهم خطوة في سير العملية، لأنها تؤمن الاستقرار الحيوي والميكانيكي للهيكل الذي تمت طباعته. للحفاظ على النسيج وعلى وظيفته الحيوية والبيولوجية، يجب أن يتحقق شرط التحفيز الكيميائي والفيزيائي. يؤمن هذا التحفيز الإشارات اللازمة للخلية لكي تتكاثر وتستشعر حدود السقالة فتنمو ضمنها.[2]

الطباعة الحيوية نسيج حديث الطباعة قبل وضعه ضمن الحافظة المواد المغذية
نسيج حديث الطباعة قبل وضعه ضمن الحافظة المواد المغذية

أنواع الطباعة الحيوية

  • الطباعة المعتمدة على التدفق

هي الطريقة الأكثر شيوعًا للطباعة ثلاثية الأبعاد للعناصر البيولوجية. تعتمد هذه الطريقة على توزيع المواد بشكل تدفقي ومنفصل زمنياً، بحيث يتم تعديل درجة حرارة الوسط قبل إضافة كل طبقة. وتستخدم بشكل كبير في الصناعات الدوائية والأبحاث العلمية.[]

الطباعة الحيوية طابعة تعمل بتقنية التدفق
طابعة تعمل بتقنية التدفق
  • الطباعة التي تعتمد على الحقن

تعتمد هذه الطريقة على مرحلتين، المرحلة الأولى هي تشكيل هيكل من المواد المغذية فقط ضمن السقالة، المرحلة الثانية فيتم فيها حقن الخلية مع الحبر الحيوي ضمن مفاصل معينة في الهيكل حيث سيبدأ نموها منها. تستخدم هذه الطريقة في إنتاج الجلد الصناعي وعمليات الطباعة التي تتطلب دقة عالية جدًا.

طابعة تعمل بتقنية الحقن
طابعة تعمل بتقنية الحقن
  • الطباعة الحيوية باستخدام الليزر

تعتمد هذه الطريقة على ترسيب المواد الحيوية على السقالة بشكل حراري بعد امتصاص طاقة الليزر من قبل الحبر الحيوي ليترسب على سطح السقالة. وتستخدم هذه الطريقة في معالجة الأحماض النووية للخلايا، وأيضا طباعة بطانة الشريان الرئوي، ويمكن استخدامها في عمليات إنتاج خلايا سرطانية لأهداف بحثية.

طابعة تعمل بتقنية الليزر
طابعة تعمل بتقنية الليزر

المصادر

  1. UBMbiomedicals
  2. NCBI
  3. MicroBenotes

سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.


تقنية تقنيه النانو طب هندسة

User Avatar

Hasan Abdulrahman

مهندس اختصاصي في الهندسة الطبية الحيوية ، مهتم بالبرمجة والذكاء الصنعي ودمجهما مع الطب.


عدد مقالات الكاتب : 20
الملف الشخصي للكاتب :

شارك في الإعداد :
تدقيق لغوي : Batoul sirees

مقالات مقترحة

التعليقات :

اترك تعليق