Xoloqrafiya diş məhsulları və kosmosda istehsal üçün tədqiq edilmiş yeni yüngül çap üsuludur. Eyndhoven Texnologiya Universitetində (TU/e) bu texnika indi 3D çap canlı hüceyrələrə uyğunlaşdırılıb. Bu tədqiqat 3D çap olunmuş böyrək və əzələ toxumasına yol aça bilər. Komanda 20 µm-ə qədər kiçik xüsusiyyətlərə malik kiçik strukturlar istehsal etmək üçün Xoloqrafiya əsaslı metodun öncülünü etdi – təxminən bir insan hüceyrəsinin ölçüsü.

Bu nəticələr Advanced Materials jurnalında dərc olunub .

Xoloqrafiya 3D çap edilmiş ürək və böyrəklərin gələcəyini təmin edəcək texnikadırmı?

Tədqiqatçı Miguel Dias Castilho xəbərdarlıq edir: “Təəssüf ki, bu hələ də tamamilə spekulyativdir, qorxuram”. “Hələlik biz texnologiyaya haker məkanı kimi baxırıq.”

Bu qabaqcıl ruh, şəffaf narıncı akril korpusu naqillərin, proyektorların, mis rulonların və kiçik rəqəmsal displeylərin daxili hissəsini aşkar edən ilk toxuma çap prototipi olan printerdə mükəmməl şəkildə əks olunub.

Hələlik spekulyativ görünsə də, çamadan ölçülü, narıncı 3D printerdə canlı toxumaların ətraflı və ildırım sürəti ilə çapı tamamilə realdır.

“Tədqiqatımız toxuma mühəndisliyinin gələcəyi üçün zəruri ilk addımdır. Hal-hazırda o, hüceyrə mədəniyyəti üçün daha fizioloji cəhətdən uyğun 3D mühitləri çap edə bilər və uzunmüddətli perspektivdə 3D çap edilmiş orqanların reallığa çevrilməsinə kömək edə bilər”, – Dias Castilho deyir.

İşıqla toxuma çapı

Maşının mərkəzində sanki sehrli şəkildə bərkə çevrilən maye olan kiçik bir kyuvet yerləşir. Lakin sehrli çubuq yelləmək əvəzinə, fəlsəfə doktoru olan Lena Stoecker. Dias Castilho-nun yeni Biomateriallar Mühəndisliyi və Biofabrika qrupunun nümayəndəsi, canlı hüceyrə yüklü həndəsələri təsəvvür etmək üçün mayelərin üzərinə işıq şüaları layihələndirir.

Stoecker biomaterialları çap etmək üçün Xolography adlı yeni 3D çap texnikasını uğurla uyğunlaşdırdı. Stoker printeri içərisində maye olan kyuvetka yerləşdirərək nümayiş etdirərkən onu 3D çap toxumalarına nəyin cəlb etdiyini izah edir: “Mən ilk dəfə maşınqayırma və biznes idarəçiliyi üzrə təhsilim zamanı 3D çap ilə tələbə köməkçisi kimi qarşılaşdım. Biz 3D çapdan əsasən prototipləşdirmə və kiçik seriyalı istehsal üçün alətlər hazırlamaq üçün istifadə etdik və hər hansı bir texnologiyanın həyata keçirilməsi məni heyran etdi.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740719369&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-xolography-based-method-enables-3d.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQxIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQxIl1dLDBd&dt=1740719369313&bpp=1&bdt=77&idt=182&shv=r20250226&mjsv=m202502250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6576461090904&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2290&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090663%2C31090628%2C31090357%2C95350015%2C95353078%2C95353782&oid=2&pvsid=2177225548269476&tmod=587195434&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=190

Biotibbi problemlər

Stoeckerin toxuma mühəndisliyi ilə məşğul olması təəccüblü deyil, çünki bu, təbiətcə molekulyar bioloqların, mühəndislərin və dizaynerlərin təcrübələrini birləşdirən çoxşaxəli bir sahədir.

Hər yerdə toxuma mühəndislərinin qarşısında duran ən böyük üçqat problem hüceyrələrin təbii mühitinə yaxından bənzəyən canlı 3D toxumalar yaratmaq, onları sürətlə yaratmaq və bunu dəqiq etməkdir. Bu müqəddəs qüllədir.

” Biotibbi mühəndislik üçün 3D çap ətrafında böyük şırınga var idi , lakin texnologiyalar yüksək gözləntiləri qarşılaya bilmədi” deyə Stoecker izah edir. “Xoloqrafiya ilə bağlı arzum əslində xəstəlikləri öyrənmək və müalicə üsullarını inkişaf etdirmək üçün toxuma və orqan modellərini yarada bilən bir texnologiyaya çevrilmək olardı.”

Dizayn sahəsindən bir texnika

Xoloqrafiya mühəndislik, fizika və kimyanın çılpaq bir birləşməsidir, burada işığın 3D çap maye polimerləri üçün istifadə olunur. İşığa reaktiv maye içərisində fərqli dalğa uzunluqlarına malik işıq şüalarının kəsişmə gücündən istifadə edir. İşıq şüaları birləşdikcə, onlar mayeni bir dəqiqədən az bir müddətdə qummi ayısının ölçüsündə detallı, bərk 3D obyektə çevirir.

Texnologiya alman kimyaçısı Stefan Hecht və fizik Martin Regehli tərəfindən işlənib hazırlanmışdır və onlar onu daha sonra özlərinin Xolo biznesində müxtəlif tətbiqlər üçün uyğunlaşdırmışlar. Dörd il əvvəl Hecht, Xoloqrafiyanın potensial olaraq mürəkkəb bioloji strukturlar yaratmaq üçün istifadə edilməsi haqqında fikirləşdi.

Dias Castilho izah edir: “Dörd il əvvəl Xolo öz texnologiyasını biotibbi tətbiqlərdə inkişaf etdirməyə çalışırdı, mənim komandam potensial olaraq yüksək qətnamə, sürətli istehsal sürəti və miqyaslılıq təklif edə biləcək pozucu texnologiya axtarırdı – buna görə də mükəmməl bir evlilikdir.”

Bu gün Biomateriallar Mühəndisliyi və Biofabrikasiya qrupunun TU/e-tədqiqatçıları işıqlı çap toxumasını reallığa çevirdilər. Hecht və Regehly tədqiqat qrupunun tapıntılarını maraqla izləyirlər, çünki onlar dünyada canlı materialları çap etmək üçün bu texnologiyadan istifadə edən ilk alimlərdir.

Bu, bir gecədə baş vermədi, çünki tədqiqatçılar Xoloqrafiyanı canlı toxuma çapına uyğunlaşdırmaq üçün bəzi əlavə çətinlikləri dəf etməli oldular.

“İstifadə olunan materiallar, birincisi, biouyğun olmalıdır. Proses üçün hazırladığımız hidrojellərdən başqa, biz fotobaşlatıcı sistemin özünün hüceyrələrə çox uyğun olmadığını və dəyişdirilməli olduğunu gördük. Şirkətlə sıx əməkdaşlıq edərək, onların biotibbi tətbiqlər üçün təhlükəsiz olmasını təmin etmək üçün material formulalarını işləyib hazırladıq və optimallaşdırdıq”, – Dias Castilho deyir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Laboratoriyada hüceyrələri böyütmək üçün çap skafoldları

Stoecker, laboratoriyada hüceyrələri böyütmək üçün müvəqqəti dəstək strukturları kimi istifadə edilə bilən hidrojel iskeleləri çap etdi. O deyir: “Toxumanı uğurla böyütmək üçün hidrojel iskelelərinin, məsələn, sümük iliyi hüceyrələrinin təbii mühitini təqlid edən xüsusiyyətləri ehtiva etməsini hədəfləyirik.”

“Biz 100 μm ilə 1 mm diapazonunda məsamələri olan təfərrüatlı iskeleləri çap edə bildik ki, bu da hüceyrə kulturası zamanı bütün iskele boyunca qida tədarükünü təmin edə bilər. Kiçik qaldırılmış elementlər insan hüceyrəsinin ölçü diapazonunda yalnız 20 μm-ə qədər çap edilə bilər.”

3D material xüsusiyyətlərinin işıqla tənzimlənməsi

Təbii toxumanı təqlid etmək və hüceyrənin davranışına dəqiq nəzarət etmək üçün təkcə kiçik miqyasda çap etmək kifayət deyil.

“Təbii toxumalar müxtəlif xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Məsələn, onlar bir yerdə daha sərt, başqa yerdə isə daha çevikdirlər. Mövcud texnikalar daha homojen olan obyektləri çap edir”, – Stoeker deyir. “Biz xassələri tamamilə 3D-də idarə etdiyimiz materialları yaratmağa müvəffəq olduq, beləliklə, onları arzuladığımız yerdə daha sərt və çevik bölgələr yarada bilərik.”

Proqnozlaşdırılan işıq intensivliyini dəyişdirərək, tədqiqatçılar toxuma xüsusiyyətlərini ciddi şəkildə idarə edə bildilər.

Süni əzələlər

Dias Castilho deyir: “Öz formasını dəyişə bilən materialları təkrarlamaq və onu yenidən dəyişdirmək çox çətin olub ki, bu da üzvi toxuma kimi fəaliyyət göstərən toxumaların yaradılması üçün vacibdir:”

Komanda dördüncü ölçünün vaxt olduğu 4D çap strukturlarının yaradılmasına imkan vermək üçün termal reaksiya verən hidrogelləri tətbiq etməyə müvəffəq oldu.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740719387&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-xolography-based-method-enables-3d.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQxIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQxIl1dLDBd&dt=1740719369313&bpp=1&bdt=78&idt=250&shv=r20250226&mjsv=m202502250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1740719208%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=6576461090904&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=5027&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=1289&eid=31090663%2C31090628%2C31090357%2C95350015%2C95353078%2C95353782&oid=2&psts=AOrYGsmF18VqwpSyErTaS63-eBRSu-IHef9JHS_p6oyV11o-_0M9bgB7rhKuUxJkFrdVGXqz77Ea31YXKa6sjTQnQQgirZr_1kD7VcvgzAXZrAp7l8D_8A&pvsid=2177225548269476&tmod=587195434&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=18498

Dias Castilho deyir: “Bu materiallar temperatur dəyişikliklərinə cavab olaraq zamanla forma və ya xüsusiyyətlərini dəyişə bilər, daha mürəkkəb və funksional toxuma konstruksiyalarına imkan verir, məsələn, incə temperatur dəyişikliklərinə cavab olaraq əyilə bilən və uzana bilən süni əzələlər.

“Biz indi nümayiş etdirdik ki, bu texnologiya daha real və funksional toxuma modelləri və implantları istehsal etməklə səhiyyədə maraqlı imkanları aça bilər.”

Nəticələr əlamətdar nəşr hesab olunur.

“Biz bunun təməl sənəd olduğuna inanırıq” dedi Dias Castilho. “İnanıram ki, məqalədəki anlayışlar proqramlaşdırıla bilən mexaniki xassələri və forması olan hüceyrə yüklü hidrogellərin işıq əsaslı yüksək rezolyusiyaya malik istehsalını inkişaf etdirməyə kömək edəcək. Növbəti mərhələdə toxuma təmiri üçün in vitro modellər və bioprint həllər təkmilləşdiriləcək.”

Stoecker əlavə edir: “Mən yaxşı bilirəm ki, tədqiqatlarımız klinikaya çatmaq üçün hələ də uzun bir yol keçməlidir, amma mən bir gün laboratoriyada inkişaf etdirdiyimiz texnikaların sağlamlığının və bununla da kiminsə həyatının yaxşılaşdırılmasına töhfə verəcəyi fikrini bəyənirəm.”

Ətraflı məlumat: Lena Stoecker və digərləri, Biotibbi Tətbiqlər üçün Xoloqrafiya: Forma və Sərtliyə Yerli Nəzarət Olan Hidrogellərin İkirəngli İşıq Vərəqli Çapı, Qabaqcıl Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202410292

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar 

Eindhoven Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir