الكشف عن قلب صناعي جديد للقيام بالتجارب الطبية المختلفة

صمم العلماء قلبًا صناعيًا على رقاقة صغيرة لها القدرة على جمع بيانات مدى قوة خفقان العضو، في تقدم معرفي مفاجئ قد يكون بمثابة نهاية التجارب على الحيوانات، حيث أكد العلماء أن التصميم تم باستخدام تقنية جديدة للتصنيع الرقمي، ويعتبر أول عضو صُمم بالطباعة ثلاثية الأبعاد بالكامل، ويمكن إنتاج أعداد كبيرة منها بطريقة سريعة. 

ويأمل العلماء أن يسمح هذا الاكتشاف بتصميم أعضاء على رقائق يمكن استخدامها للقيام باختبار الأدوية، ولم يتم تصميم هذه الأعضاء بغرض إدخالها إلى الجسم البشري لتحل محل أي عضو أو لتقوم بوظيفته بل للأبحاث العلمية فقط، في محاولة لتسريع عملية تطوير عقاقير جديدة وكخطوة في تقدم الطب التشخيصي، كما يمكن أن تحل محل تجارب الحيوانات مستقبلًا. 

وأكد الباحث الرئيسي في الدراسة، الدكتور يوهان أولريك ليند من جامعة هارفارد أن "النهج البرمجي الجديد لبناء الأعضاء على الرقائق لا يسمح لنا فقط بالتحكم بسهولة في تغيير وتخصيص تصميم النظام من خلال دمج الاستشعار ولكن أيضا يبسط بدرجة كبيرة عملية جمع البيانات"، وأوضح أستاذ الهندسة الحيوية والفيزياء التطبيقية، المشارك في الدراسة الدكتور كيت باركر، أن نهج التصنيع الدقيق يفتح آفاقا جديدة نحو هندسة الأنسجة في المختبر وعلم السموم وبحوث اختبار الأدوية.

وتعرف تقنية تصميم الأعضاء على الرقائق أيضا باسم أنظمة الميكروفيسولوجيكل ، والتي تحاكي بنية ووظيفة الأنسجة الحقيقية، وذكر معهد ويس أن هذه الرقائق، تسمى "الأعضاء على رقائق" وتقدم بديلًا محتملًا للعملية التقليدية في استخدام حيوانات التجارب، وحتى الآن هناك رقائق تحاكي البنية المعمارية الوظائفية لكلا من الرئتين والقلب، والألسنة والأمعاء، والتي يمكن أن تجعل التجارب على الحيوانات من الماضي. 

وأضاف الباحثون أن القلب الجديد هو الأكثر تقدما حتى الآن، ففي الماضي كان أمر تجميع ووضع بينات الأعضاء على الرقائق مكلفا، ولكن بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة أصبح الأمر مختلفًا، وأفاد الباحث المشارك في الدراسة ترافيس بيسبي أن "منهجنا قائماً لمعالجة هذه التحديات في وقت واحد من خلال استخدام التصنيع الرقمي، ومن خلال تطوير أحبار الطباعة الجديدة لمواد الطابعات ثلاثية الأبعاد المتعددة، استطعنا إكمال عملية التصنيع في نفس الوقت الذي نقوم فيه بتطوير الأجهزة. 

وطور الباحثون 6 أحبار طباعة مختلفة مع أجهزة استشعار مدمجة، تحاكي الهندسة الدقيقة للأنسجة، وتقوم أجهزة الاستشعار بقياس ضربات القلب، وتعتبر هذه الدراسة أثبات قوي لكيفية استخدام منصة إنتاج الرقائق التي تعمل بكامل طاقتها، ومجهزة لاختبار الأدوية وتشخيص الأمراض، وتحتوي الرقاقة على أوعية متعددة، تتضمّن كل منها على أنسجة منفصلة وأجهزة استشعار متكاملة، مما يسمح للباحثين لدراسة العديد من الأنسجة القلبية هندسيا في وقت واحد، ولإثبات فعالية الجهاز، قام الفريق بإجراء دراسات للأدوية ودراسات طويلة المدي للتغيرات التدريجية في ضغط أنسجة القلب هندسيا، والتي يمكن أن تحدث على مدى عدة أسابيع.