مُلَوِّن طعام أصفر يُساعِد الباحثين على طِباعة بِنًى شَبيهة بالأعضاء

التارترازين؛ مُلَوِّن الطعام المعروف باسم FD&C Yellow 5، يُضْفِي لمعة مُشْمِسة على الأطعمة؛ مثل مسحوق مرقة الدجاج، والفطائر المقلية. لكن يمكن أن يُستخدم هذا المُرَكَّب يومًا ما مفتاحًا للطباعة الثُّلاثيَّة الأَبْعَاد للأعضاء الجديدة. أَظْهَرَ الباحثون أنه بالإمكان تَخْلِيق بِنًى تُشبه شبكات الأوعية الدموية وهياكل تُشبه الأعضاء، باستخدام الهلام المائي المتوافق حيويًّا والمُحَمَّل بالتارترازين (Science 2019, DOI: 10.1126/science.aav9750).

طَبَعَ جوردان س. ميلر من جامعة رايس، وكيلي ر. ستيفنز من جامعة واشنطن، وزملاؤهم، هذه البِنى باستخدام تقنية تَرَسَّخَ استخدامها في صِنَاعَة المُعالِجات المِجْهَريَّة، تُسَمَّى بالإسقاط الإستيريوليثوجرافي. تتضمَّن هذه التِّقْنِيَّة بَلْمَرَةَ مادَّة باستخدام طبقة رقيقة جدًّا من ضَوْء أزْرَق في كُلِّ مَرَّة. تُشَيَّد الطبقات صعودًا من أَسْفَل إلى أعلى، لتُشكِّل البِنْيَة النِّهَائِيَّة.

حتَّى تعمل هذه التِّقْنِيَّة، يجب على الباحثين إبقاء الضوء محجوزًا في طَبَقَة واحدة، من ثَمَّ لا يَخْتَرِقُ الطبقات التي شُيِّدت سابقًا، وتتم البَلْمَرَة في نقاط بعيدة عن الهدف. تَمنع صِنَاعَة المُعالِجات المِجْهَريَّة حُدُوث البَلْمَرة غير المرغوب فيها مع الإضافات التي تمتص الضوء. لكن هذه المَواد الكيمائية تَكُون سامَّةً؛ مما يجعلها غير متوافقة مع الخلايا.

يقول ميلر: «الفريق أدركَ أنَّهُ يمكن استخدام هذه التِّقْنِيَّة في الطِّباعة الحيويَّة عن طريق إيجاد مادة متوافقة بيولوجيًّا ولها امتصاصية ضوئية» … ويضيف: «كان التارترازين في الحقيقة أول مركَّب نقوم بتَجْريبهِ» … «حرفيًّا، لقد ذَهَبْتُ إلى البقالة واشْتَرَيْتُ مُلَوِّنات طعام».

ويوضح ستيفنز ذلك قائلًا: «تَمْتَصُّ المادة الضوء الأزرق فَقَط، المسألة بهذه البساطة» … «كل ما يَحدُث هو امتصاص بَعْضٍ من الضوء الأَزْرَق؛ حتى لا يَلمَع خِلاَل كُل شَيء».

يَقُول هايدن تايلور، الَّذي يدرُس الطباعة الثلاثيَّة الأَبْعَاد لصنْعِ الهياكل البيولوجيَّة في جامعة كاليفورنيا، بيركلي: «هذا عَمَل مُبدِع بشكل مَلْحوظ، يُمكِّن من التعرُّف على شَبَكات الأَوْعِيَة الدموية المُتشابِكة بسُرْعَة باستخدام التطور الهَنْدَسِي غير المَسْبوق».

اسْتَخْدَم فَرِيق ميلر وستيفنز هذه التقْنِيَّة لإِنشَاء العديد من البِنى المُخْتَلفة، ويشمل ذَلكَ الهياكل المُصْطَنَعَة مع خَلايا الكَبد، الَّتِي تحتوي أيضًا على شبكات تَوْصِيل الغِذاء إلَى الخَلايا. عند زِرَاعَة هذه الهياكل التي تُحَاكِي الكَبد في فِئْرَان ذات كَبد تالِفة، وُجِدَ أن الخَلايا ظَلت على قيد الحَيَاة، وأدت واحدة من أَهَمِّ وظائفها بعد أسبوعين من إزالة الباحثين لهذه الهياكل.

تَقُولُ جينيفر لويس، خبيرة الطباعة الحيويَّة بجامِعَة هارفارد، إن هذا العَمَل «يُمثِّل تَقَدُّمًا هامًّا في صِناعة الأَنْسِجَة البَشَرِيَّة الوعائية». لكنها تُشِيرُ إلى أنه لا تزالُ هناك تحدِّيات للتغلب عليها باستخدام هذه الإسْتراتِيجيَّة؛ مِثْل التنميط لأنواع الخَلايا المُتَعَدِّدَة الكثافات، وشبكات الأوعية الدموية الدَّقيقَة الموجودة في الأعضاء البَشَرِيَّة.

يَقُول ميلر وستيفنز إنهما يعملان على مواجَهة تِلكَ التحدِّيات وغيرها من التحدِّيات. على سبيل المثال، يَرْغُبُ كلاهما في جَعْل الهياكل عُشر حجمها الحالي.

يُنَوِّه ميلر أيضًا إلى أن الفَرِيق يستخدم أَجْهِزَة وبرمَجيَّات مفتوحة المَصْدَر ومتاحة لإِنشَاء طابعاتهم. يَقُول: «نحن متحمسون للغاية لوضع أفكارنا في عالم المصادر المفتوحة، نتَوَقَّعَ أن تُستخْدَم بطرق جديدة، تُساعِد على دفع هذا المَجال إلى الأمَامِ».