طور باحثون في المعهد التقني الفيدرالي العالي في لوزان Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne في سويسرا طريقة لطباعة التراكيب المعدنية ثلاثية الأبعاد بمساعدة بسيطة من البكتيريا تتكون هذه التقنية من طباعة بوليمر حيوي يحتوي على بكتيريا تنتج كربونات الكالسيوم عند تعريضها لمحلول اليوريا تتضمن العملية المكونة من خطوتين أيضًا طباعة بنية ثم تعريضها لليوريا لعدة أيام، وخلال هذه الفترة تعمل البكتيريا على تمعدن الهيكل بشكل طبيعي . يسمح هذا النهج للباحثين باستيعاب بعض قيود الطباعة ثلاثية الأبعاد، مثل متطلبات التدفق للوصلات الحيوية، ولكن لا يزال من الممكن إنشاء بنية معدنية صلبة يمكن أن تمهد الطريق لزراعة العظام.
تنتقل الطباعة الحيوية من قوة إلى قوة، مع إمكانات هائلة في إنشاء غرسات أنسجة مخصصة لعلاج مجموعة متنوعة من الحالات تسمح عملية الطباعة للباحثين بطباعة الخلايا الحية ومواد المصفوفة المتوافقة حيويًا لإنشاء بنية حية في حين أن هذه التقنية واعدة للغاية، فإن طباعة بعض الأنسجة أكثر صعوبة من غيرها.
أولاً، يجب أن تلتزم الروابط الحيوية بالعديد من الخصائص الأساسية حتى تتم طباعتها بفعالية قالت إستر أمستاد، الباحثة المشاركة في الدراسة: ” تكتسب الطباعة ثلاثية الأبعاد أهمية متزايدة بشكل عام، ولكن عدد المواد التي يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد محدود لسبب بسيط هو أن الأحبار يجب أن تفي بشروط تدفق معينة” . “على سبيل المثال، يجب أن تتصرف مثل مادة صلبة عندما تكون في حالة راحة، ولكن لا تزال قابلة للبثق من خلال فوهة طباعة ثلاثية الأبعاد – مثل الكاتشب.”
تجعل متطلبات التدفق هذه من الصعب على المنتج المطبوع النهائي أن يكون جامدًا، وهو ما يمثل قيدًا عند طباعة العظام في الماضي، حاول الباحثون تضمين جزيئات معدنية صغيرة في الحبر، لكن التركيبات المطبوعة الناتجة غالبًا ما كانت ناعمة جدًا أو عانت من مشكلات ميكانيكية أخرى، بما في ذلك الانكماش والتشقق.
قال أمستاد: “لذلك، توصلنا إلى خدعة بسيطة: بدلاً من طباعة المعادن، قمنا بطباعة سقالة بوليمرية باستخدام BactoInk الخاص بنا، والذي يتم تعدينه بعد ذلك في خطوة ثانية منفصلة” . “بعد حوالي أربعة أيام، تؤدي عملية التمعدن التي تسببها البكتيريا في السقالة إلى منتج نهائي بمحتوى معدني يزيد عن 90٪.”
تسمى البكتيريا الموجودة داخل الحبر Sporosarcina pasteurii وستنتج وتفرز كربونات الكالسيوم عندما يعرض الباحثون التركيب المطبوع لمحلول يحتوي على اليوريا ومع ذلك، يمكن إزالة التلوث من التركيبات القوية بعد عملية التمعدن هذه عن طريق نقعها في الإيثانولس، مما يضمن عدم وصول البكتيريا إلى المريض.
