استفاده از چاپ سه بعدی برای تولید زیست‌داربست

محققان در زمینه هایی مانند مهندسی بافت و توسعه دستگاه های زیست پزشکی به طور فزاینده ای در حال استفاده  از کاربردهای شمار چاپ سه بعدی هستند. با این حال، بیشتر روش‌های معمول چاپ سه بعدی از مواد کاملاً خاصی استفاده می کنند که برای استفاده عملی نیاز به تنظیم دقیق شیمیایی دارند. به عنوان مثال، روش‌های مبتنی بر نور مانند استریولیتوگرافی یا پردازش دیجیتال می توانند ساختارهای خارق العاده ای ایجاد کنند، اما برای کار به مواد فعال شده با نور خاص نیاز دارند.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، گروهی از مهندسان و دانشمندان علوم پزشکی در استرالیا روش جدیدی ارائه کرده اند که تحت عنوان "قالب قربانی‌شونده سه بعدی دربرگیرنده منفی" یا NEST3D شناخته  می‌شود. محققان رویکردخود را در نشریه Advanced Materials Technologies به چاپ رساندند.

ویژگی منحصر به فرد این روش جدید چاپ سه بعدی این است که محققان به جای ساخت مستقیم داربست ، قالب‌های سه بعدی را با هندسه های از پیش تعریف شده، بسیار دقیق و پیچیده چاپ می کنند و سپس حفره ها را با مواد زیست سازگار پر می کنند. سپس قالب ها حل شده و دورریخته می شوند. این روش چاپ "غیرمستقیم" قابل استفاده در انواع مختلفی از مواد نظیر ترموپلاستیک قابل تجزیه (مانند پلی کاپرولاکتون)، رزین، سیلیکون، سرامیک، هیدروژل و غیره است.

چاپ اکستروژن پیچیدگی هندسی یک ساختار چاپ سه بعدی را محدود می کند، زیرا قطر نازل چاپ، حداقل اندازه قطعه چاپ شده را محدود می کند. در مقابل ، چاپ NEST3D فقط 140 میکرومتر، کمتر از نصف اندازه قطر نازل را ارائه می‌دهد.

کاتال اوکونل از محققان این پروژه می‌گوید: « ما ساختار مورد نظر خود را در فضای خالی درون قالب چاپ سه بعدی ترسیم می کنیم. این به ما امکان می دهد ریزساختار پیچیده ای را که سلول‌ها در آن رشد می‌کنند، ایجاد کنیم. گرچه چاپ غیرمستقیم سال‌هاست که وجود دارد، اما ما معتقدیم که این اولین دستاوردی است که می‌تواند چیزی را بسازد که از آنچه چاپ مستقیم تولید می‌کند، فراتر می‌رود.»

کاتال اوکونل می‌گوید:  «روش جدید ما بسیار دقیق است و ما در حال ساخت ریزساختارهای مخصوص رشد استخوان و غضروف در یک داربست بزرگ هستیم.»

علاوه بر این، روش چاپ NEST3D برای استفاده در سایر کاربردهای پزشکی به راحتی مقیاس پذیر است زیرا می‌تواند اشکال پیچیده‌ای را با استفاده از چاپگر سه بعدی پایه مانند نمونه هایی که در دبیرستان ها وجود دارد، ایجاد کند.

استفانی دویل از محققان این پروژه نیز دریافت که این روش جدید بسیار کارا است به طوری که محققان می توانند به سرعت ترکیبی از مواد مختلف را آزمایش کنند تا در نهایت مواردی که برای رشد سلول موثرتر هستند، شناسایی شده و استفاده شوند. بدین ترتیب، زیست‌داربست‌های چاپ سه بعدی با استفاده از طیف گسترده‌ای از مواد، با تخلخل، سختی، سازگاری سلولی و زیستی متنوعی ایجاد می‌شوند.