ساخت محصول دانش بنیان پرینتر سه بعدی زیستی

ساخت دستگاه پرینتر سه بعدی زیستی

محمود اعظمی مؤسس و مدیرعامل یک شرکت دانش‌بنیان جزئیات دستاورد جدید خود در حوزه ساخت دستگاه‌های پرینتر سه‌بعدی زیستی (Bio-printer)  و کاربردهای آن در پزشکی شخصی‌سازی‌شده (Personalized Medicine) را تشریح کرد. وی اظهار کرد: کلیه فعالیت‌های شرکت ما در حوزه دستگاه‌های ساخت افزایشی متمرکز است و دستگاهی که معرفی کرده‌ایم، در زیرمجموعه دستگاه‌های ساخت افزایشی و به‌عبارتی یک پرینتر سه‌بعدی اکستروژنی محسوب می‌شود. این پرینتر مشخصاً برای کاربرد تولید جایگزین‌های بافتی مدنظر قرار می‌گیرد و عمدتاً در بحث مهندسی بافت، پرینت داربست‌های مورد استفاده در مهندسی بافت و همچنین بایوپرینت (چاپ زیستی) سلول و هیدروژل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استاد تمام دانشگاه علوم پزشکی تهران با اشاره به حوزه کاربری این دستگاه گفت: حوزه کاربری این دستگاه شامل مباحث بالینی و جایگزینی بافت‌های از دست‌رفته از جمله استخوان، پوست، غضروف و سایر بافت‌های مختلف است. اعظمی در تشریح مزیت استفاده از سیستم‌های پرینت سه‌بعدی در حوزه سلامت تصریح کرد: به زبان ساده، مزیت اصلی این است که ما در حوزه‌ای فعالیت می‌کنیم که به آن پزشکی شخصی یا پرسونالایز مدیسین (Personalized Medicine) گفته می‌شود؛ یعنی پزشکی شخصی‌سازی شده. در این حوزه، ایمپلنت‌ها و جایگزین‌های بافتی برای بیماران به‌گونه‌ای ساخته می‌شوند که دقیقاً متناسب با هندسه آسیبی است که در بدن آن‌ها ایجاد شده است.

مدیرعامل این مجموعه دانش‌بنیان ادامه داد: بسیاری از ایمپلنت‌هایی که هم‌اکنون در جراحی‌ها استفاده می‌شوند، شکل و فرم ثابتی دارند. البته ممکن است اندازه‌های مختلفی داشته باشند و جراح متناسب با نیاز بیمار از یک سایز مشخص استفاده کند، اما زمانی که آسیبی رخ می‌دهد – فرض بفرمایید تصادفی رخ می‌دهد و بخشی از استخوان تخریب می‌شود یا نقصی (Defect) در آن ایجاد می‌گردد و یا به واسطه توموری که جراح آن را برداشته فضایی ایجاد می‌شود که شکل هندسی مشخصی هم ندارد – بهترین حالت برای پر کردن این فضا این است که ایمپلنتی داشته باشیم که اختصاصاً برای آن فضا طراحی شده باشد. وی خاطرنشان کرد: دستگاه‌های پرینتر سه‌بعدی در واقع این امکان را فراهم می‌کنند که ما ایمپلنت‌هایی بسازیم که دقیقاً متناسب با هندسه و سایز آسیب ایجاد شده در فرد یا بیمار باشد؛ بنابراین از این بابت این دستگاه‌ها بسیار قابل توجه هستند.

ساختار پرینتر سه بعدی

اعظمی در ادامه به یکی دیگر از مشکلات ایمپلنت‌های رایج اشاره کرد و گفت: علاوه بر مسئله هندسه، در تکنیک‌های ساخت معمول، ایمپلنت‌ها معمولاً به‌صورت توپر تولید می‌شوند که این مسئله می‌تواند به لحاظ تطابق مکانیکی مشکلاتی ایجاد کند. وی توضیح داد: فرض بفرمایید ایمپلنت‌ها فلزی هستند؛ وقتی این‌ها به‌صورت توپر استفاده می‌شوند، به‌خاطر اختلاف خواص مکانیکی که بین استخوان و ایمپلنت فلزی وجود دارد، اصطلاحاً پدیده استرس شیلدینگ (Stress Shielding) رخ می‌دهد و این امر باعث می‌شود که بافت اطراف آن ایمپلنت شروع به تحلیل رفتن کند.

استاد رشته مهندسی بافت دانشگاه علوم پزشکی تهران تأکید کرد: در ساختارهای پرینت سه‌بعدی، ما علاوه بر اینکه می‌توانیم هندسه خارجی یک ایمپلنت را متناسب با بیمار طراحی کنیم، قادر هستیم ساختار داخلی آن را نیز طراحی نماییم؛ یعنی می‌توانیم تخلخل و ساختارهای کانالی در داخل آن ایجاد کنیم. وی افزود: این کار باعث می‌شود ایمپلنت به لحاظ مکانیکی بسیار به بافت از دست‌رفته و بافت‌های اطرافش نزدیک شود. به‌علاوه، متخلخل بودن این امکان را فراهم می‌کند که در ساختارهای تخریب‌پذیری که درست می‌کنیم، بافت‌های اطراف آسیب بتوانند به داخل این ساختار نفوذ کنند و به مرور که این مواد تخریب می‌شوند، بافت طبیعی جایگزین آن‌ها شود.

مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان در خصوص نحوه عرضه محصول گفت: ببینید چون بحث پزشکی شخصی‌سازی‌شده مطرح است، کاربرد این محصول نمی‌تواند عمومیت داشته باشد؛ به این مفهوم که محصول به‌صورت پک آماده در بازار فروخته شود، چرا که باید متناسب با هر بیمار طراحی شود. وی تصریح کرد: این دقیقاً شبیه اتفاقی است که در لابراتوارهای دندانپزشکی می‌افتد؛ یعنی هر فردی که برای کارهای دندانپزشکی مراجعه می‌کند، متناسب با خود فرد از او قالب گرفته می‌شود و متناسب با همان قالب، قطعه در لابراتوار ساخته می‌شود.

کاربرد پرینترهای سه بعدی

این استاد دانشگاه با اشاره به تنوع دستگاه‌های موجود در بازار گفت: شرکت‌های سازنده پرینتر متعددی در کشور فعالیت می‌کنند و شاید هم‌اکنون در نمایشگاه‌ها شاهد حضور 10 تا 15 شرکت باشیم، اما همه پرینترها از یک نوع نیستند. ما با خانواده‌ای از روش‌های پرینت سه‌بعدی مواجه هستیم که تکنیک‌های داخلی آن‌ها متفاوت است؛ برخی فیلامنتی، برخی فلزی و برخی دیگر از روش‌های دیگر استفاده می‌کنند. اعظمی تصریح کرد: پرینتری که ما می‌سازیم از نوع اکستروژنی است و شاید در کل کشور تنها سه یا چهار شرکت باشند که بر روی این تکنیک خاص کار می‌کنند.

وی در خصوص سابقه این فناوری بیان کرد: موضوع پرینت سه‌بعدی و استفاده از آن در برخی صنایع مانند صنایع نظامی به 30 سال پیش باز می‌گردد. در بحث‌های پزشکی نیز شاید از همان زمان نظریه‌پردازی‌هایی مطرح بوده است، اما کاربرد عملی آن در سطح جهانی به حدود 5 تا 10 سال اخیر مربوط می‌شود. مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان ادامه داد: کشورهای خارجی به طور جدی در حال انجام این کار هستند. در کشور ما نیز این فناوری به صورت پراکنده مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ حتی در مواردی شاهد بوده‌ایم که مدل سه‌بعدی ضایعه بیمار به خارج از کشور ارسال شده، در آنجا ساخته می‌شود و مجدداً به ایران فرستاده می‌شود تا جراحی انجام شود. اعظمی تأکید کرد: خوشبختانه با استفاده از دستگاه‌های ساخت داخل، ما واقعاً توان این را پیدا کرده‌ایم که تمام این فرایند را در داخل کشور انجام دهیم.

اعظمی با اشاره به جایگاه اعضای هیئت علمی در اکوسیستم فناوری بیان کرد: ما از فضای دانشگاه برخاسته‌ایم. سال‌ها تلاش شد تا اعضای هیئت علمی تشویق شوند که وارد فضای بیزینس و فناوری شوند. یک عضو هیئت علمی جایگاه مشخص خود را دارد؛ پشت میز خود نشسته و به واسطه موقعیت اجتماعی استادی دانشگاه، احترام نسبی دارد. اگرچه شاید حقوقش کفاف زندگی ایده‌آل را ندهد، اما جایگاه اجتماعی قابل قبولی دارد. وی هشدار داد: وقتی ما این فرد را تشویق کردیم و به فضای دانش‌بنیان آوردیم، اگر فضا را بیش از حد پیچیده کنیم، او ترجیح می‌دهد به همان جایگاه امن قبلی بازگردد و بگوید همان هیئت علمی بودن برایم کافی است. این فعال حوزه فناوری تصریح کرد: استاد دانشگاه با خود می‌گوید به جای اینکه دنبال تسهیلات با این همه پیچیدگی بروم، یک «گرنت» (بودجه پژوهشی) تعریف می‌کنم. گرنت  است و وام نیست و بلاعوض است و در ازای آن کار پژوهشی انجام می‌دهم.