الجلد الجديد المطبوع ثلاثي الأبعاد يحاكي الجلد الحقيقي بشكل أكثر دقة

يمكن لنموذج جديد للبشرة مُصمم بالهندسة الحيوية أن يحسن اختبار منتجات العناية بالبشرة ويؤدي إلى طرق أفضل لشفاء الجلد التالف.

تعاون باحثون من جامعة أوريغون مع علماء من شركة العناية الشخصية الفرنسية لوريال لتطوير جلد صناعي متعدد الطبقات يحاكي بشكل أكثر دقة جلد الإنسان الحقيقي ويمكن زراعته في 18 يومًا فقط.

ويعتمد هذا التقدم على تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة اخترعها بول دالتون، الأستاذ المشارك في حرم فيل وبيني نايت لتسريع التأثير العلمي في جامعة أوريغون.

يظهر البحث في المجلة مواد وظيفية متقدمة.

يقول إيفجيني لياشينكو، مهندس الأبحاث في مختبر دالتون: “هذه هي الحالة الأولى المعروفة لتكرار أنسجة الجلد عالية الجودة بسماكة كاملة، باستخدام أنواع مختلفة من الخلايا المفصولة بغشاء”.

إن إنشاء جلد صناعي ليس بالأمر السهل مثل زراعة الخلايا في طبق بتري. يحتوي الجلد الحقيقي على طبقات متعددة تحتوي على أنواع مختلفة من الخلايا التي تؤدي وظائف مميزة. وفي الجسم، يتم دعم الخلايا بشبكة خارجية من البروتينات والجزيئات الأخرى. يساعد هذا النظام، المسمى بالمصفوفة خارج الخلية، الخلايا على البقاء في مكانها والتواصل مع جيرانها، وهو أمر أساسي للحفاظ على عمل جميع الأنظمة بشكل صحيح.

ولمحاكاة هذه البيئة المعقدة، صمم الباحثون جلدًا صناعيًا مكونًا من طبقتين، مع فصل الطبقات بغشاء.

قام باحثون من مختبر دالتون ولوريال بتطوير سقالات بلاستيكية تحاكي المصفوفة خارج الخلية عبر شبكة من الخيوط المطبوعة ثلاثية الأبعاد المنظمة بدقة. بعد ذلك، قام باحثو لوريال بزراعة خلايا مزروعة في تلك السقالات لتكوين الجلد الاصطناعي، مع نمو أنواع مختلفة من الخلايا في كل طبقة. يمنع الغشاء الخلايا الموجودة في الطبقات المختلفة من الاختلاط أثناء تطورها.

يقول دالتون، أستاذ الأبحاث في العلوم التحويلية والرياضيات: “لا تحتوي المحاولات الأخرى على نفس الطبقات، فهي تبدو في الواقع مثل الجلد الحقيقي”.

تشبه السقالات الأساسية مادة شبكية مصنوعة من العديد من الخيوط الشبيهة بالإسباجيتي، كل منها أرق بكثير من شعرة الإنسان. ولصنع السقالة المسامية، استخدم أعضاء فريق دالتون تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد قاموا بتطويرها تسمى الكتابة الكهربائية الذائبة. في هذه التقنية، يقوم مجال كهربائي بسحب بلاستيك الطباعة المنصهر من الفوهة إلى خيط رفيع، مما يتيح تحكمًا دقيقًا للغاية في الطباعة.

يقول دالتون إن بعض تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تنتج تفاصيل دقيقة جدًا، ولكن فقط أشياء صغيرة.
تسمح التقنيات الأخرى بتصنيع قطع أكبر بسهولة، ولكن على حساب الدقة.
تُذيب جسور الكتابة الكهربائية تلك الفجوات، مما يسمح للمهندسين بإنشاء كائنات كبيرة نسبيًا بتفاصيل دقيقة.

ووجد الباحثون أنه يمكن زراعة نموذج الجلد الجديد في 18 يومًا فقط، بدلاً من 21 إلى 35 يومًا التي استغرقها إنشاء نماذج الجلد الاصطناعي السابقة القائمة على السقالة. وهذا يجعلها أكثر قابلية للاستخدام في الاختبارات المعملية التجارية.

وتستخدم شركة لوريال حاليًا الجلد الاصطناعي لاختبار مستحضرات التجميل ومنتجات العناية بالبشرة. للمضي قدمًا، يخطط كل من فريق دالتون وباحثي لوريال لاستكشاف العديد من الاستخدامات المحتملة الأخرى للسقالات الأساسية في هندسة أنسجة الجلد.

وتشمل التطبيقات الأخرى المحتملة المتعلقة بالجلد شفاء قرح القدم السكرية وإنشاء ترقيع جلدي لمرضى الحروق. وبعيدًا عن الجلد، يمكن للسقالات التي طورها فريق دالتون أن تدعم عددًا لا يحصى من التطبيقات الطبية الحيوية، مثل الأوعية الدموية الاصطناعية والهياكل للمساعدة في إعادة نمو الأعصاب التالفة.

يقول دالتون: “على الرغم من أننا حققنا هذا التقدم الكبير فيما يتعلق بالجلد، إلا أن تصميم السقالة يعد أمرًا بالغ الأهمية ويمكن تطبيقه على نطاق أوسع”. “هناك الكثير من الأمراض والإصابات في العالم التي لم يتم حلها بعد، لذا فإن وجود أداة إضافية لمحاولة معالجتها أمر قيم حقًا.”

المواد المستخدمة في السقالة معتمدة بالفعل من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للاستخدام داخل جسم الإنسان، مما يجعل الطريق إلى التطبيق في العالم الحقيقي أكثر سلاسة.

المصدر: جامعة ولاية أوريغون