دانشمندان بیشماری سعی کرده اند که به کمک سلول های بنیادی پرتوان القایی انسان (hiPSCs) کاردیومیوسیت های سه بعدی را جهت مهندسی بافت های قلبی در شرایط برون تنی پرینت کنند. اما تقلید از تراکم طبیعی سلول های عضلانی قلب و همچنین خصوصیات مکانیکی لازم برای عملکرد آن، از چالش های اساسی موجود است.
در این راستا جهت دستیابی به لایه های ضخیم بافت عضلانی قلبی محققان دانشگاه مینه سوتا (UMN) با توسعه ی یک جوهر زیستی جدید توانستند یک پمپ قلبی را در مقیاس سانتی متر با سلول های واقعی انسانی پرینت کنند. جوهر مبتنی بر ماتریس خارج سلولی (ECM) استفاده شده در این تحقیق، این امکان را فراهم ساخت که سلول های بنیادی قبل از تمایز، تکثیر یابند و یک پمپ عضلانی دارای ضربان با ضخامت دیواره بالا و تراکم سلولی مشابه بافت طبیعی قلب ایجاد کنند.
برای تهیه جوهر حاوی سلول، این گروه از ترکیب ژلاتین متاکریلات، کلاژن متاکریلات و پروتئین های ECM شامل فیبرونکتین، لامینین-۱۱۱، LAP به عنوان آغازگر نوری جهت کراسلینک کردن ماده و سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی، استفاده کردند. فرمولاسیون بهینه، سپس به روش اکستروژن و با تکنیک FRESH در یک حمام ژلاتینی پرینت شد.
نتایج این تحقیق که در ژورنال Circulation Research انجمن قلب آمریکا منتشر شده است، می تواند کاربرد های گسترده ای برای سنجش های آزمایشگاهی برون تنی، مدل سازی بیماری ها، ارزیابی محصولات پزشکی و تحقیقات پزشکی بازساختی برای طیف گسترده ای از شرایط قلب داشته باشد.
شکل ۱٫ پرینت جوهر زیستی بهینه شده مطابق با هندسه قلب دارای دو حفره با عروق مجزایی که به عنوان مجرای پرفیوژن عمل می کنند. A) مدلهای دیجیتالی سه بعدی (سه بعدی) قلب انسان. B) نقشه حرارتی که تفاوت هندسی بین مدل دیجیتال و پرینت را نشان می دهد. C) عکس ساختار پرینت شده. D) تصاویر گرفته شده از برقراری جریان در حفرات پرینت شده نشان دهنده پرفیوژن نمونه ی قلبی پرینت شده است. مقیاس برای هر تصویر یکسان است. E) فرمولاسیون بهینه شده جوهر زیستی با سلولهای پرتوان القایی انسان
