นักวิทย์พบวิธีสร้างอวัยวะเทียม จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เร็วกว่าเดิม 50 เท่า!

ทุกๆ วันในสหรัฐอเมริกา จะมีผู้คนเฉลี่ย 17 คนเสียชีวิตระหว่างรอคอยการปลูกถ่ายอวัยวะ ด้วยความหวังว่าจะมีผู้บริจาคที่สามารถเข้ากับร่างกายได้ แต่ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมาจำนวนการบริจาคอวัยวะไม่เคยเพียงพอต่อความต้องการ

หลังจากที่เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติเข้ามาสู่โลกของวงการแพทย์ หลายคนเชื่อว่าในอนาคตมันจะสามารถพิมพ์อวัยวะใหม่ให้กับผู้ป่วยได้อย่างรวดเร็วและไม่ต้องมีใครเสียชีวิตจากการรอคอยการบริจาคอีก แต่เทคโนโลยีปัจจุบันก็ยังติดปัญหาใหญ่เมื่อเครื่องยังไม่สามารถพิมพ์อวัยวะอย่างรวดเร็วมากพอที่จะทำให้มันใช้งานได้และเพียงพอต่ออุตสาหกรรม

แต่ล่าสุดความฝันก็อาจไม่ไกลเกินเอื้อม เมื่อนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบัฟฟาโล (University at Buffalo) ได้ค้นพบวิธีที่จะช่วยเอาชนะความเร็วในการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติโดยการใช้แสงและไฮโดรเจล

ตามปกติแล้วเครื่องพิมพ์ 3 มิติจะสร้างสิ่งของจากการอัดวัสดุเป็นชั้นๆ ลงบนฐาน และเพิ่มชั้นทีละชั้นจนกว่าวัตถุจะถูกสร้างขึ้นสำเร็จ ซึ่งโดยทั่วไปมักใช้พลาสติกเป็นวัสดุในการพิมพ์ แต่ในการสร้างอวัยวะหมึกพลาสติกจะถูกแทนที่ด้วยวัสดุชีวภาพแทน

โดยในปี 2019 นักวิจัยได้สามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการพิมพ์หัวใจเทียมของมนุษย์ออกมาโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากหัวใจและหลอดเลือดได้ แต่กระบวนการที่ยุ่งยาก ใช้เวลานาน ไม่สามารถทำได้เพียงพอต่อความต้องการของผู้ป่วยที่รออวัยวะในปัจจุบัน รวมถึงการค่อยๆ ขึ้นอวัยวะทีละชั้นซึ่งกินระยะเวลา อาจส่งผลต่อคุณภาพของเซลล์ชีวภาพได้แม้ในอวัยวะขนาดเล็ก ยิ่งอวัยวะขนาดใหญ่ระยะเวลาในการใช้พิมพ์ก็จะนานขึ้นและมีโอกาสที่จะผลิตอวัยวะที่ไม่สามารถใช้งานได้มากขึ้นด้วย

นักวิจัยจากบัฟฟาโลได้ทดลองใช้ไฮโดรเจลและแสงเพื่อให้เครื่องสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นในการสร้างอวัยวะเทียมจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งเรียกว่าเป็นการพิมพ์ด้วยไฮโดรเจลแบบสเตอริโอลิโทกราฟีแบบเร็ว (fast hydrogel stereolithography printing: FLOAT)

วิธีการนี้แสงจะถูกส่องเข้าไปถึงเรซิ่นเพื่อรักษาสภาพของวัสดุ และด้วยการตั้งโปรแกรมที่เคลื่อนที่อย่างแม่นยำจะสามารถพิมพ์โครงสร้างที่ซับซ้อนจากถังได้ โดยใช้วัสดุไฮโดรเจลซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายเยลลี่ที่สามารถดูดซับของเหลวได้จำนวนมาก

โดยนักวิจัยได้ทดลองพิมพ์โครงข่ายหลอดเลือด รวมถึงตับขนาดเล็กได้สำเร็จ ที่สำคัญคือพวกเขาสามารถพิมพ์แบบจำลองของมือมนุษย์ขนาดเล็กที่โดยทั่วไปจะใช้เวลาพิมพ์ 6 ชั่วโมงได้สำเร็จภายใน 19 นาที ด้วยความเร็วกว่ามาตรฐานถึง 50 เท่า จะช่วยพัฒนาคุณภาพของการพิมพ์ 3 มิติ จากการลดการเสียรูปของชิ้นส่วนและการบาดเจ็บของเซลล์ที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอกมากเกินไป ซึ่งมักเกิดขึ้นกับการพิมพ์อวัยวะช่วงที่ผ่านมา

อย่างไรก็ดี เทคนิคนี้ยังถูกพัฒนาสำหรับอวัยวะขนาดเล็กอยู่ แต่ทีมวิจัยพยายามพัฒนาให้การผลิตอวัยวะขนาดใหญ่สามารถทำได้จริงและมีประสิทธิภาพ หากในอนาคตมันประสบความสำเร็จ สามารถสร้างอวัยวะขนาดใหญ่ได้ ก็คงเป็นเรื่องที่ดีกว่าการรอรับบริจาคอวัยวะจริงๆ เนื่องจากเทคนิคนี้จากเซลล์ของผู้ป่วยเองก็จะทำให้โอกาสที่ร่างกายจะปฏิเสธอวัยวะลดลงอย่างมหาศาล

อ้างอิง

• Freethink. New method for making 3D printed organs is 50 times faster. https://bit.ly/371x5Yp
• Sciencedaily. Rapid 3D printing method moves toward 3D-printed organs. https://bit.ly/3iLYYGO