طورت جامعة فيرجينيا (UVA) مادة طباعة ثلاثية الأبعاد متوافقة مع جهاز المناعة في الجسم. يمكن أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى تقنيات طبية أكثر أمانًا لزراعة الأعضاء وأنظمة توصيل الأدوية، بالإضافة إلى تحسين البطاريات.

تم نشر مقال عن التطوير في المجلة مواد متقدمة. قاعدتها هي البولي إيثيلين جلايكول (PEG)، ويتم معالجتها بطريقة خاصة لإنشاء شبكات مرنة.

يُستخدم PEG على نطاق واسع في العديد من التقنيات الطبية الحيوية، مثل هندسة الأنسجة. ومع ذلك، فإن طريقة الإنتاج الحالية لشبكات PEG – البلمرة في الماء تليها الإزالة – تؤدي إلى تكوين بنية متبلورة هشة تنكسر عند التمدد.

لقد كانت المرونة هي الإنجاز الرئيسي للمطورين، لأنها تسمح باستخدام المواد الجديدة لتصنيع الهياكل التي تتطلب المرونة والتنقل، مثل إطارات الأعضاء البشرية الاصطناعية في المستقبل.

مرونة في الطيات

كان نهج الباحثين عبارة عن تطوير لعملهم في إنشاء بوليمرات اصطناعية متينة للغاية. لقد استعاروا تقنية من طرق إنتاج المطاط المرن والمتين: يتم إنشاء احتياطي الطول على المستوى الجزيئي بسبب الهياكل الداخلية.

تتيح هذه الهياكل التي تشبه فرشاة الزجاجة أن تكون المادة قوية جدًا ومرنة جدًا. تحتوي جزيئات البوليمر على العديد من السلاسل الجانبية المرنة التي تشع من محور مركزي ويمكن طيها مثل الأكورديون، مما يخزن طولًا إضافيًا يمكن بعد ذلك طيه.

“لقد اكتشف فريقنا هذا البوليمر، وباستخدام هذه البنية، أظهر أن أي مواد تم إنشاؤها بهذه الطريقة قابلة للتمدد بدرجة كبيرة”، أوضح رئيس مختبر المواد الحيوية اللينة في جامعة كاليفورنيا. الأشعة فوق البنفسجية شاي الحزاز.

للحصول على المادة، بدأت البلمرة عن طريق تشعيع خليط السلائف بالأشعة فوق البنفسجية لعدة ثوان. والنتيجة هي هيدروجيلات قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد ومرنة للغاية تعتمد على PEG واللدائن الخالية من المذيبات.

وأشار المؤلف الأول للورقة البحثية، بايكيانغ هوانغ، إلى أنه “يمكننا تغيير شكل الإضاءة فوق البنفسجية لإنشاء هياكل معقدة”.

بفضل هذا، من الممكن الحصول على هياكل ناعمة وصلبة، ولكن في نفس الوقت مرنة في البداية. وقد يسمح هذا التنوع في المستقبل بابتكار طرق جديدة لصنع الأعضاء الاصطناعية أو توصيل الأدوية.

تم اختبار التوافق الحيوي عن طريق نمو الخلايا القريبة. وهذه أخبار جيدة لاحتمال استخدام مثل هذه المواد داخل الجسم، على سبيل المثال كسقالة لعضو ما.

التطبيقات المستقبلية

في المستقبل، من الممكن دمج PEG مع مواد أخرى لإنشاء مواد قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد بتركيبات كيميائية مختلفة، مما يفتح الطريق أمام مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام.

على سبيل المثال، تُظهر المواد الجديدة موصلية كهربائية أعلى وقابلية للتمدد في درجة حرارة الغرفة مقارنةً بنظيراتها الموجودة من البوليمر الصلب.

وخلص تساي إلى أن “هذه الخاصية تجعل المادة الجديدة إلكتروليتًا صلبًا واعدًا عالي الأداء لتقنيات البطاريات الحديثة”.

ووفقا له، فإن البحث في هذا الاتجاه سوف يستمر.