ساخت چاپگر زیستی بلعیدنی با توانایی ترمیم جراحات درون بدن بدون نیاز به جراحی

دانشمندان چاپگری زیستی به اندازه یک قرص ساخته‌اند که می‌توان آن را بلعید و سپس با استفاده از «جوهر زنده»، جراحات درون بدن را ترمیم کرد. درنهایت پس از اتمام کار، می‌توان آن را به کمک آهنربا بیرون آورد.

چاپگر مینیاتوری جدید در آزمایشگاه فناوری‌های ساخت پیشرفته در مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) ابداع شده و از سایر فناوری‌های بی‌سیم درحال توسعه الهام گرفته است. نمونه‌هایی از این فناوری‌ها شامل ربات‌های میکروسکوپی برای پاکسازی عروق خونی یا قرص‌های دوربین‌دار است که بدون نیاز به آندوسکوپ تصویربرداری می‌کنند.

ویویک سوبرامانیان، رئیس آزمایشگاه، در بیانیه‌ای گفت: «با ترکیب اصول چاپگرهای زیستی در محل آسیب با مفاهیم آزادسازی دارو در کپسول‌های هوشمند، می‌توانیم کلاس جدیدی از دستگاه‌ها را تجسم کنیم: چاپگر زیستی به اندازه قرص که قابل بلعیدن است.»

کاربرد اصلی این فناوری می‌تواند در ترمیم آسیب‌های بافت نرم در دستگاه گوارش باشد. امروزه برای ترمیم زخم‌ها و خونریزی‌ها معمولاً به جراحی نیاز است، اما این دستگاه می‌تواند گزینه‌ای غیرتهاجمی ارائه دهد.

چاپ زیستی شبیه چاپ سه‌بعدی یا چاپ معمولی است، با این تفاوت که «جوهر» مورد استفاده از مواد زیست‌سازگار تشکیل شده که به عنوان داربست برای رشد بافت جدید عمل می‌کند. نکته منحصر به فرد این دستگاه، مینیاتوری بودن آن است. محققان دستگاه خود را بیشتر شبیه خودکار می‌دانند تا چاپگر، با مخزنی برای جوهر زیستی و مکانیزمی فنری برای خروج آن.

جوهر زیستی می‌تواند روی ناحیه آسیب‌دیده مانند پانسمان اعمال شود، از بافت آسیب‌دیده‌ی زیر آن محافظت و به ترمیم کمک کند. برای اینکه جوهر زیستی بتواند کار خود را درست انجام دهد، باید دقیقاً روی ناحیه آسیب‌دیده دیواره‌های دستگاه گوارش قرار گیرد. رساندن جوهر به این نقطه خاص دشوار است؛ زیرا هدایت دستگاه کوچک داخل بدن سخت است. این مشکل در سایر دستگاه‌های میکروسکوپی بی‌سیم نیز وجود دارد و وقتی با بافت بدن تماس پیدا می‌کنند، کنترل و حرکت‌دادن آن‌ها سخت‌تر می‌شود.

چاپگر کوچک قطعه الکترونیکی ندارد و نام رسمی آن سیستم آزادسازی مغناطیسی درون‌لوله‌ای (MEDS) است. پس از بلعیدن، حرکت آن از بیرون بدن قابل مشاهده و کنترل است. وقتی زمان مناسب فرا برسد، جراحان با استفاده از لیزر فروسرخ نزدیک که می‌تواند بدون آسیب‌رساندن به بدن از دیواره‌ها عبور کند، جوهر زیستی داخل چاپگر را آزاد می‌کنند تا محل آسیب ترمیم شود. کپسول با آهنربای خارجی نصب‌شده روی بازوی رباتیک هدایت می‌شود و همین روش برای خارج کردن آن نیز به کار می‌رود، یعنی مسیر آن را معکوس و آن را از راه دهان خارج می‌کنند.

برای آزمایش فناوری، ابتدا تیم تحقیقاتی آزمون‌های درون‌آزمایشگاهی انجام داد و توانست زخم‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی معده و خونریزی‌ها را با موفقیت ترمیم کند. سپس آزمایش‌هایی روی حیوانات انجام شد (هنوز آزمایش روی انسان آغاز نشده است). در آزمایش روی خرگوش‌ها مشخص شد جوهر زیستی به‌درستی روی محل آسیب قرار می‌گیرد و دستگاه قابل کنترل و هدایت است.

سانجای مانوهاران، نویسنده نخست مقاله گفت: «در آزمایش‌های کنترل‌شده، جوهر زیستی حاوی سلول‌ به مدت بیش از ۱۶ روز شکل و ساختار خود را حفظ کرد که نشان می‌دهد این جوهر می‌تواند مانند ریزرآکتور زیستی به‌کار آید، فاکتورهای رشد را آزاد و سلول‌های جدید را برای ترمیم زخم جذب کند.»

برای بررسی کامل‌تر فناوری به مطالعات بیشتری نیاز است و تیم تحقیقاتی قصد دارد آن را روی بافت‌های دیگر مانند رگ‌های خونی و صفاق نیز آزمایش کند. در هر صورت، ایده چاپگر مینیاتوری بلعیدنی، واقعاً شگفت‌انگیز و هیجان‌انگیز است.

پژوهش در ژورنال Advanced Science منتشر شده است.