หัวใจ คือหนึ่งในอวัยวะสำคัญที่สุดของร่างกายที่ทำงานอยู่ตลอดทุกวินาที 24 ชั่วโมงไม่มีวันหยุดตั้งแต่เกิดจนตาย  คงจะดีไม่น้อย ที่จะมีชิ้นส่วนอะไหล่ หรืออาจเป็นหัวใจใหม่ทั้งดวง มาเปลี่ยนแทน หัวใจที่เจ็บป่วยชำรุด

ล่าสุดทีมนักวิจัยจาก CMU หรือ Carnegie Mellon University ได้พบเทคนิคใหม่ในการสร้างเนื้อเยื่อจากโครงร่างคอลลาเจนซึ่งเป็นโปรตีนสำคัญในร่างกายมนุษย์ และได้ทำให้สาขาวิศวกรรมเนื้อเยื่อก้าวหน้าไปอีกขั้นเมื่อนำเทคนิคนี้ไปใช้ในการ สร้างชิ้นส่วนหัวใจมนุษย์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เราเรียกเทคนิคนี้ว่า FRESH หรือ Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels

อวัยวะแต่ละส่วนในร่างกายมนุษย์เช่นหัวใจถูกสร้างขึ้นจากเซลล์พิเศษที่ถูกยึดเข้าด้วยกันโดยโครงทางชีวภาพที่เรียกว่า ExtraCellular Matrix (ECM) ที่ประกอบขึ้นด้วยไกลโคโปรตีน คอลลาเจน และเอนไซน์จำนวนมาก ห่อหุ้มอยู่โดยรอบ ทำหน้าที่พยุงและเชื่อมต่อเซลล์แต่และ เซลล์ ข้าด้วยกันและส่งผ่านสัญญาณทางชีวเคมีระหว่างเซลล์ให้เป็นปกติ อย่างไรก็ตามจนถึงเวลานี้นี้ยังไม่สามารถสร้างสถาปัตยกรรม ECM ที่ซับซ้อนได้โดยใช้วิธีการทางชีวภาพแบบดั้งเดิม

การนำคอลลาเจนเซึ่งป็นวัสดุทางชีวภาพมาใช้ในการพิมพ์ 3 มิตินั้น เป็นไปไม่ได้ที่จะพิมพ์โครงสร้างเซลล์ขึ้นมาในอากาศเปล่าๆเหมือนการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติโดยทั่วไป ทีมวิจัยจึงสร้างแพลตฟอร์มขึ้นมาห่อหุ้มชิ้นงานคอลาสเจนเอาไว้ในระหว่างการพิมพ์ พูดง่ายๆคือทีมวิจัยพิมพ์ชิ้นส่วนหัวใจมนุษย์ขึ้นมาในอ่างเจลชีวภาพ เพื่อทำให้โครงสร้างที่พิมพ์ขึ้นมาสามารถคงรูปอยู่ได้ นี่คือเคล็ดลับของ FRESH

วิธีการนี้ได้ผลดียิ่ง ทีมงานพบว่าสามารถพิมพ์อวัยวะขนาดใหญ่ของมนุษย์ขึ้นมาได้ รวมทั้งยังใช้สิ่งอื่นนอกจากคอลลาเจนเช่น ไฟบริน อัลจิเนต มาเป็นวัตถุดิบในการพิมพ์ได้เช่นกัน โดยเจลชีวภาพที่ห่อหุ้มงานพิมพ์จะคงตัวอยู่ที่อุณหภูมิห้อง และสลายไปหลังการพิมพ์เสร็จในอุณภูมิเท่ากับร่างกายมนุษย์ ผลที่ได้คือชิ้นส่วนหัวใจที่สามารถทำงานได้เป็นอย่างดี และโดยการใช้ MRI อ่านต้นแบบหัวใจของผู้ป่วย เทคนิค FRESH ก็จะสามารถสร้างชิ้นส่วนหัวใจสำหรับทดแทนขึ้นมาเหมือนต้นฉบับอย่างแม่นยำ

ทีมนักวิจัยยังได้เตรียมพัฒนาการออกแบบโอเพนซอร์ซเพื่อเผยแพร่เทคนี้สำคัญนี้ให้ห้องปฏิบัติการทางการแพทย์อื่นๆไปจนถึงชั้นเรียนวิทยาศาสตร์ตามสถานศึกษาต่างๆสามารถสร้างและเข้าถึงเทคนิคนี้ได้ในอนาคต

ที่มา https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2019/08/01-feinberg-science-paper.html

เรียบเรียงโดย @MrVop