WRITTEN BY PIYAWANEE ON JUNE 17, 2014. POSTED IN ชีววิทยา, ทั่วไป, วิทยาศาสตร์, สุขภาพ, เทคโนโลยี, เทคโนโลยีชีวภาพ, โรคภัยไข้เจ็บ

หลอดเลือดที่ขดไปขดมาพันกันยุ่งในร่างกายของพวกเรา ซึ่งมีหน้าที่นำส่งสารอาหารที่จำเป็นไปหล่อเลี้ยงส่วนต่างๆของร่างกายและกำจัดสิ่งที่เป็นพิษออกจากร่างกายของเรา เพื่อให้อวัยวะของเราสามารถทำงานได้ตามปกตินั้น เป็นปัญหาที่ยากเย็นต่อนักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายที่พยายามจะสร้างหลอดเลือดเทียมขึ้นด้วยความยากลำบาก

ขณะนี้คณะวิจัยจากโรงพยาบาล Brigham and Women’s Hospital (BWH) มีความคืบหน้าในการสร้างหลอดเลือดเทียม โดยอาศัยเทคนิคเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ*

การศึกษานี้ได้ถูกเผยแพร่ทางออนไลน์ใน Lab on a Chip ในเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา

หลอดเลือดเทียมที่ถูกสร้างขึ้นด้วยไฮโดรเจล ซึ่งเป็นการรวมเอาเทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติกับวัสดุทางธรรมชาติ

ที่มาของรูป: Image courtesy of Khademhosseini Lab

ดร. Ali Khademhosseini หัวหน้าของคณะวิจัย ซึ่งเป็นนักวิศวกรรมชีวการแพทย์และผู้อำนวยการของศูนย์วิจัยนวัตกรรมวัสดุทางธรรมชาติ (BWH Biomaterials Innovation Research Center) ได้กล่าวว่า “วิศวกรได้ก้าวข้ามปัญหาที่ยุ่งยากได้อย่างเหลือเชื่อในการสร้างเนื้อเยื่อเทียม อย่างเช่น เนื้อเยื่อของหัวใจ ตับและปอด เป็นต้น อย่างไรก็ตามการสร้างหลอดเลือดเทียมยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ พวกเราได้พยายามที่จะจัดการกับปัญหาที่ท้าทายนี้โดยอาศัยกลยุทธ์ที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับการสร้างหลอดเลือดด้วยไฮโดรเจล ซึ่งเป็นการรวมเอาความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติกับวัสดุทางธรรมชาติ”

ครั้งนี้ถือว่าเป็นครั้งแรกที่คณะวิจัยได้ใช้เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติในการสร้างแม่แบบด้วยเส้นใยอะกาโรสหรือวุ้น (โมเลกุลของอนุพันธ์ที่มีน้ำตาลเป็นพื้นฐาน ที่มีในธรรมชาติ) เพื่อที่จะใช้เป็นโครงแม่พิมพ์ของหลอดเลือดเทียม หลังจากนั้นพวกเขาได้ใช้สารที่มีลักษณะคล้ายเจลาตินที่เรียกว่า ไฮโดรเจล ในการเคลือบแม่พิมพ์เพื่อหล่อขึ้นรูปเป็นหลอดเลือดเทียม ซึ่งไฮโดรเจลนี้ได้ถูกทำให้แข็งแรงคงตัวโดยการเชื่อมขวางด้วยแสง

ดร. Khademhosseini ได้กล่าวว่า “หนทางของพวกเรานี้เกี่ยวข้องกับการนำเอาเส้นใยอะกาโรสมาพิมพ์ขึ้นรูปให้กลายเป็นช่องของหลอดเลือดเทียม แต่สิ่งที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเราก็คือ แม่พิมพ์ที่มาจากเส้นใยนี้มีความแข็งแรงเพียงพอที่เราจะสามารถเอาออกเพื่อให้เกิดเป็นช่องของหลอดเลือดเทียมได้ สิ่งนี้ก็เพื่อป้องกันการละลายของชั้นแม่พิมพ์เหล่านี้ซึ่งอาจจะไม่ดีต่อเซลล์ โดยเซลล์อาจจะไปติดอยู่รอบๆของเจลได้”

ดร. Ali Khademhosseiniและคณะสามารถสร้างโครงสร้างร่างแหของช่องทางเล็กๆให้มีรูปร่างหน้าตาที่หลากหลายได้ พวกเขาประสบความสำเร็จในการฝังช่องทางขนาดเล็กที่มีหน้าที่เป็นหลอดเลือดและสามารถแผ่กระจายตัวออกให้เข้าไปอยู่ในไฮโดรเจลที่ใช้กันทั่วไปอย่างกว้างขวาง อาทิเช่น เจลาตินจากเมธา อะคริเลต หรือไฮโดรเจลที่มีพอลิเอทิลีนไกลคอลเป็นฐาน ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ที่บรรจุเจลาตินเมธา อะคริเลตได้ถูกใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าหลอดเลือดเทียมที่มีโครงสร้างแบบร่างแหที่ถูกสร้างขึ้นนี้ทำงานอย่างไร มันให้ผลอย่างไรต่อการปรับปรุงการนำส่งสาร ความอยู่รอดของเซลล์ และกระบวนการการเปลี่ยนชนิดของเซลล์ (cellular differentiation) ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขายังประสบความสำเร็จในการสร้างผนังเยื่อบุภายในแบบชั้นเดียวในหลอดเลือดเทียมที่สร้างขึ้นนี้อีกด้วย

ดร. Khademhosseini ได้กล่าวทิ้งท้ายไว้ว่า “ในอนาคตเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติอาจจะถูกใช้เพื่อพัฒนาการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อให้ได้ตามที่ผู้ป่วยต้องการหรือถูกใช้ภายนอกร่างกายเพื่อการพัฒนาตัวยาที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น”

เมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2557

ที่มาข้อมูล Brigham and Women's Hospital

ที่มาของบทวาม: //www.sciencedaily.com/releases/2014/05/140530190554.htm

——————————————————————————–

*3D Bioprinting เครื่องพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ ในอนาคตลองผู้ป่วยที่ต้องเปลี่ยนอวัยวะ อาจจะไม่ต้องพบกับปัญหาการหาอวัยวะบริจาคได้ยากเย็นมากเช่นปัจจุบัน วิธีการก็คืออาศัยเทคโนโลยีการผลิต “โครงแม่พิมพ์อวัยวะ” ก่อนปลูกสเต็ม เซลล์จากผู้ป่วยเองลงไป แล้วเลี้ยงจนได้อวัยวะก่อนผ่าตัดกลับไปให้กับผู้ป่วยเองในที่สุด เรื่องแบบนี้อาจจะไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป ! ลองมาดูในรายละเอียดแง่มุมทางเทคโนโลยีกันเพิ่มอีกนิด เทคโนโลยีด้านการพิมพ์ 3 มิติ ก้าวหน้าไปมากในหลายปีที่ผ่านมา แต่ความก้าวหน้าที่แท้จริงของเทคโนโลยีนี้ จะขึ้นอยู่กับความรู้เรื่องการสร้าง หมึกพิมพ์ชีวภาพ หรือ bioink องค์ประกอบหลักของหมึกพิมพ์ชีวภาพ คือ สเต็มเซลล์ หรือเซลล์ต้นกําเนิด รวมกับโปรตีนเร่งการเจริญเติบโต และ สารเชื่อมโยงที่เป็นไฮโดรเจล เช่น ไฟบริน คอลลาเจน เจลาติน และสารอื่นๆ อีกหลายชนิดที่ทําให้เซลล์เติบโตได้ดี ในโครงร่าง (scaffold) ของอวัยวะที่พิมพ์ออกมา เทคโนโลยีแบบนี้ยังอาจจะสร้าง โมเดลใหม่ของการทดสอบต้นแบบยา ได้อีกด้วย ปกติงานวิจัยยาใหม่นั้นต้องทดสอบประสิทธิภาพและความเป็นพิษ ทั้งในหลอดทดลอง ในสัตว์ทดลอง และในมนุษย์ แต่หากเราสร้างเนื้อเยื่อหรืออวัยวะแบบ 3 มิติได้ ก็น่าจะลดเวลาทดลองในมนุษย์ลงได้ ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ที่ใช้พัฒนาตัวแบบที่จะสร้างขึ้นก็สําคัญมาก มักอาศัยเครื่อง MRI หรือ CT scan ร่วมกับซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ เช่น CAD/CAM เป็นต้น ปัจจุบันมีเครื่อง 3D printer ราคาไม่แพงนักจําหน่ายแล้ว ส่วนงานวิจัยก็ถึงระดับลองใช้เทคโนโลยี 3D printing สร้างเนื้อเยื่อผิวหนังและอวัยวะที่ซับซ้อนไม่มาก เช่น หลอดเลือด ใบหู กะโหลก และกระเพาะปัสสาวะ แล้ว สวทช. ก็มีนักวิจัยคือ ดร.กฤษณ์ไกรพ์ สิทธิเสรีประทีป จากศูนย์ MTEC ที่วิจัยเกี่ยวกับส่วนของกะโหลกศีรษะและหลอดเลือด อยู่เช่นกัน จุดเด่นที่สุดของเทคโนโลยีนี้คือ ช่วยลดปัญหาจากการไม่เข้ากันของเนื้อเยื่อที่ได้จากผู้บริจาค เพราะเซลล์ตั้งต้นที่ใช้เป็นเซลล์ของผู้ป่วยเองจึงเข้ากันได้สมบูรณ์แบบ นอกจากนี้ในทางทฤษฎีแล้ว อาจตั้งต้นจากเซลล์ทั่วไปที่ไม่ใช่สเต็มเซลล์ ก่อนมากระตุ้นให้เป็นสเต็มเซลล์ ซึ่งจะทําให้มีเซลล์ตั้งต้นสําหรับใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมากมายไม่จํากัด

//wuttichai1995.blogspot.com/2013/09/3-3d-bioprinting.html