3D بائيو پرنٽنگ ٽيڪنڪ ۾ هڪ وڏي ترقي ۾، سيلز ۽ ٽشوز ٺاهيا ويا آهن جيئن انهن جي قدرتي ماحول ۾ عمل ڪن ته جيئن 'حقيقي' حياتياتي جوڙجڪ ٺاهي سگهن.
3D پرنٽنگ هڪ اهڙو طريقو آهي جنهن ۾ هڪ مواد کي گڏ ڪيو ويندو آهي ۽ اهڙي طرح ڪمپيوٽر جي ڊجيٽل ڪنٽرول هيٺ هڪ ٽي-dimensional شئي يا وجود ٺاهڻ لاءِ شامل ڪيو ويندو آهي يا مضبوط ڪيو ويندو آهي. ريپڊ پروٽوٽائپنگ ۽ اضافي پيداوار ٻئي اصطلاح آهن جيڪي پيچيده شين يا وجودن جي تخليق جي هن ٽيڪنڪ کي بيان ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن مواد کي پرت ڪرڻ ۽ بتدريج تعمير ڪرڻ - يا صرف هڪ 'اضافي' طريقو. هي قابل ذڪر ٽيڪنالاجي 1987 ۾ سرڪاري طور تي دريافت ٿيڻ کان پوءِ ٽن ڏهاڪن تائين موجود آهي، تازو ئي ان کي صرف پروٽوٽائپ پيدا ڪرڻ جو ذريعو نه پر مڪمل فنڪشنل اجزاء پيش ڪرڻ جي طور تي روشني ۽ مقبوليت ۾ ڌڪيو ويو آهي. 3D پرنٽنگ جي امڪانن جي اهڙي صلاحيت آهي جو اهو هاڻي انجنيئرنگ، پيداوار ۽ دوائن سميت ڪيترن ئي شعبن ۾ وڏيون جدتون هلائي رهيو آهي.
مختلف قسمن جا اضافي پيداوار جا طريقا موجود آهن جيڪي آخري نتيجو حاصل ڪرڻ لاءِ ساڳين قدمن تي عمل ڪن ٿا. پهرين اهم مرحلي ۾، ڪمپيوٽر تي CAD (ڪمپيوٽر-ايڊڊ-ڊيزائن) سافٽ ويئر استعمال ڪندي ڊيزائن ٺاهي ويندي آهي - جنهن کي ڊجيٽل بليو پرنٽ سڏيو ويندو آهي. هي سافٽ ويئر اڳڪٿي ڪري سگهي ٿو ته آخري ڍانچي ڪيئن نڪرندي ۽ ڪيئن عمل ڪندي، تنهن ڪري هي پهريون قدم سٺي نتيجي لاءِ اهم آهي. هن CAD ڊيزائن کي پوءِ هڪ ٽيڪنيڪل فارميٽ ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي (جنهن کي .stl فائل يا معياري ٽيسيليشن ٻولي سڏيو ويندو آهي) جيڪو 3D پرنٽر لاءِ ڊيزائن جي هدايتن جي تشريح ڪرڻ جي قابل هجڻ لاءِ گهربل آهي. اڳيون، 3D پرنٽر کي اصل پرنٽنگ لاءِ سيٽ اپ ڪرڻ جي ضرورت آهي (هڪ باقاعده، گهر يا آفيس 2D پرنٽر وانگر) - ان ۾ سائيز ۽ رخ کي ترتيب ڏيڻ، لينڊ اسڪيپ يا پورٽريٽ پرنٽس کي چونڊڻ، پرنٽر ڪارٽريجز کي صحيح پائوڊر سان ڀرڻ شامل آهي. 3D پرنٽر پوءِ پرنٽنگ جو عمل شروع ڪري ٿو، بتدريج ڊيزائن کي هڪ وقت ۾ مواد جي هڪ خوردبيني پرت ٺاهي ٿو. هي پرت عام طور تي 0.1 ملي ميٽر جي ٿولهه ۾ هوندي آهي جيتوڻيڪ ان کي پرنٽ ٿيندڙ ڪنهن خاص شئي جي مطابق ترتيب ڏئي سگهجي ٿو. سڄو عمل گهڻو ڪري خودڪار آهي ۽ ڪنهن به جسماني مداخلت جي ضرورت ناهي، صرف صحيح ڪارڪردگي کي يقيني بڻائڻ لاءِ وقتي چيڪن جي ضرورت آهي. هڪ خاص شئي کي مڪمل ٿيڻ ۾ ڪيترائي ڪلاڪ کان ڏينهن لڳن ٿا، جيڪو ڊزائن جي سائيز ۽ پيچيدگي تي منحصر آهي. وڌيڪ، ڇاڪاڻ ته اهو هڪ 'اضافي' طريقو آهي، اهو اقتصادي، ماحول دوست آهي (بغير ڪنهن ضايع ٿيڻ جي) ۽ ڊيزائن لاءِ تمام گهڻي گنجائش پڻ فراهم ڪري ٿو.
ايندڙ سطح: 3D بايوپرنٽنگ
بايو پرنٽنگ روايتي 3D پرنٽنگ جو هڪ واڌارو آهي جنهن ۾ تازيون ترقيون 3D پرنٽنگ کي حياتياتي جاندار مواد تي لاڳو ڪرڻ جي قابل بڻائين ٿيون. جڏهن ته 3D انڪجيٽ پرنٽنگ اڳ ۾ ئي جديد طبي ڊوائيسز ۽ اوزارن کي ترقي ۽ تيار ڪرڻ لاءِ استعمال ٿي رهي آهي، حياتياتي ماليڪيولز کي پرنٽ ڪرڻ، ڏسڻ ۽ سمجهڻ لاءِ هڪ قدم اڳتي وڌائڻ جي ضرورت آهي. اهم فرق اهو آهي ته انڪجيٽ پرنٽنگ جي برعڪس، بايو پرنٽنگ بايو انڪ تي ٻڌل آهي، جيڪا جاندار سيل جي جوڙجڪ تي مشتمل آهي. تنهن ڪري، بايو پرنٽنگ ۾، جڏهن هڪ خاص ڊجيٽل ماڊل ان پٽ هوندو آهي، ته مخصوص جاندار ٽشو کي پرنٽ ڪيو ويندو آهي ۽ سيل پرت ذريعي پرت ٺاهيو ويندو آهي. جاندار جسم جي انتهائي پيچيده سيلولر اجزاء جي ڪري، 3D بايو پرنٽنگ سست رفتاري سان ترقي ڪري رهي آهي ۽ پيچيدگيون جهڙوڪ مواد، سيلز، عنصر، ٽشوز جي چونڊ اضافي طريقيڪار چئلينج پيدا ڪري رهي آهي. انهن پيچيدگين کي بين الضابطه شعبن جهڙوڪ حياتيات، فزڪس ۽ دوائن مان ٽيڪنالاجي کي ضم ڪندي سمجھ کي وسيع ڪندي حل ڪري سگهجي ٿو.
بايوپرنٽنگ ۾ اهم پيش رفت
ايڊوانسڊ فنڪشنل مٽيريلز ۾ شايع ٿيل هڪ مطالعي ۾ ، محققن هڪ 3D بايو پرنٽنگ ٽيڪنڪ تيار ڪئي آهي جيڪا قدرتي بافتن (انهن جي اصلي ماحول) ۾ عام طور تي ملندڙ سيلز ۽ ماليڪيولز کي استعمال ڪندي اهڙيون تعميرات يا ڊيزائن ٺاهيندي آهي جيڪي 'حقيقي' حياتياتي جوڙجڪ سان مشابهت رکن ٿيون. هي خاص بايو پرنٽنگ ٽيڪنڪ 'ماليڪيولر سيلف اسمبلي' کي '3D پرنٽنگ' سان گڏ ڪري پيچيده بايو ماليڪيولر جوڙجڪ ٺاهيندي آهي. ماليڪيولر سيلف اسمبلي هڪ اهڙو عمل آهي جنهن ذريعي ماليڪيول هڪ مخصوص ڪم کي انجام ڏيڻ لاءِ پنهنجي طور تي هڪ مقرر ڪيل ترتيب اختيار ڪندا آهن. هي ٽيڪنڪ 'ساختي خاصيتن جي مائڪرو ۽ ميڪرو اسڪوپڪ ڪنٽرول' کي ضم ڪري ٿي جيڪا '3D پرنٽنگ' 'ماليڪيولر سيلف اسمبلي' پاران فعال ڪيل 'ماليڪيولر ۽ نانو اسڪيل ڪنٽرول' سان مهيا ڪري ٿي. اهو پرنٽ ٿيندڙ سيلز کي متحرڪ ڪرڻ لاءِ ماليڪيولر سيلف اسمبلي جي طاقت استعمال ڪري ٿو، جيڪا ٻي صورت ۾ 3D پرنٽنگ ۾ هڪ حد آهي جڏهن باقاعده '3D پرنٽنگ انڪ' هن لاءِ هي ذريعو فراهم نه ڪندي آهي.
محققن 'بايو انڪ' ۾ ڍانچي کي 'ايمبيڊ' ڪيو آهي جيڪو جسم جي اندر انهن جي اصلي ماحول سان ملندڙ جلندڙ آهي، جنهن سان ڍانچي جسم ۾ جيئن ڪندا آهن، تيئن هلندا آهن. هي بايو انڪ، جنهن کي خود گڏ ڪرڻ واري انڪ پڻ سڏيو ويندو آهي، پرنٽ دوران ۽ بعد ۾ ڪيميائي ۽ جسماني ملڪيتن کي ڪنٽرول يا ماڊل ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو، جيڪو پوءِ سيل جي رويي کي ان مطابق متحرڪ ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. بايو پرنٽنگ تي لاڳو ٿيڻ تي منفرد ميڪانيزم اسان کي مشاهدو ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو ته اهي سيل پنهنجي ماحول ۾ ڪيئن ڪم ڪن ٿا، ان ڪري اسان کي حقيقي حياتياتي منظرنامي جي سنيپ شاٽ ۽ سمجھ ڏئي ٿو. اهو ڪيترن ئي قسمن جي بايو ماليڪيولز کي پرنٽ ڪندي 3D حياتياتي ڍانچي ٺاهڻ جو امڪان وڌائي ٿو جيڪي ڪيترن ئي پيماني تي چڱي طرح بيان ڪيل ڍانچي ۾ گڏ ٿيڻ جي قابل آهن.
مستقبل تمام پراميد آهي!
بايوپرنٽنگ ريسرچ اڳ ۾ ئي مختلف قسمن جي ٽشوز کي پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ٿي رهي آهي ۽ اهڙيءَ طرح ٽشوز ۽ عضون جي ضرورت کي پورو ڪرڻ لاءِ ٽشو انجنيئرنگ ۽ ريجنريٽو ميڊيسن لاءِ تمام ضروري ٿي سگهي ٿو، جيئن ٽرانسپلانٽيشن لاءِ مناسب ٽشوز ۽ عضون جي ضرورت کي منهن ڏيڻ لاءِ – چمڙي، هڏا، گرافٽس، دل جي ٽشو وغيره. حياتياتي منظرنامي کي ڊزائين ڪرڻ ۽ ٺاهڻ لاءِ امڪانن جي وسيع صف کي کولي ٿو جهڙوڪ پيچيده ۽ مخصوص سيل ماحول. ٽشو انجنيئرنگ جي خوشحالي کي اصل ۾ ٺاهيندي شيون يا تعميرات - ڊجيٽل ڪنٽرول هيٺ ۽ ماليڪيولر درستي سان - جيڪي جسم ۾ ٽشوز سان مشابهت رکن ٿا يا نقل ڪن ٿا. جاندار ٽشو، هڏن، رت جي رگون ۽، ممڪن طور تي ۽ سڄي عضون جي ماڊل کي طبي طريقيڪار، تربيت، جانچ، تحقيق ۽ دوا جي دريافت جي شروعاتن لاء تيار ڪرڻ ممڪن آهي. ڪسٽمائيز مريض-مخصوص تعميرات جي تمام مخصوص نسل صحيح، ٽارگيٽ ۽ ذاتي ٿيل علاج کي ڊزائين ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھن ٿيون.
عام طور تي بايو پرنٽنگ ۽ 3D انڪجيٽ پرنٽنگ لاءِ سڀ کان وڏي رڪاوٽ هڪ جديد، جديد سافٽ ويئر جي ترقي آهي جيڪا پرنٽنگ جي پهرين مرحلي ۾ چئلينج کي پورو ڪري سگهي ٿي - هڪ مناسب ڊيزائن يا بليو پرنٽ ٺاهڻ. مثال طور، غير جاندار شين جو بليو پرنٽ آساني سان ٺاهي سگهجي ٿو پر جڏهن ڊجيٽل ماڊل ٺاهڻ جي ڳالهه اچي ٿي، مثال طور، جگر يا دل، اهو چئلينجنگ ۽ گهڻن مادي شين وانگر سڌو ناهي. بايو پرنٽنگ ۾ يقيني طور تي ڪيترائي فائدا آهن - صحيح ڪنٽرول، ورجائڻ جي صلاحيت ۽ انفرادي ڊيزائن پر اڃا تائين ڪيترن ئي چئلينجن سان ڀريل آهي - سڀ کان اهم هڪ هڪ مقامي structure ۾ ڪيترن ئي سيل قسمن کي شامل ڪرڻ آهي ڇاڪاڻ ته هڪ جاندار ماحول متحرڪ آهي ۽ جامد ناهي. هن مطالعي 3D بايو پرنٽنگ جي ترقي ۾ حصو ورتو آهي ۽ انهن جي اصولن تي عمل ڪندي ڪيتريون ئي رڪاوٽون ختم ڪري سگهجن ٿيون. اهو واضح آهي ته بايو پرنٽنگ جي حقيقي ڪاميابي ان سان ڳنڍيل ڪيترائي پهلو آهن. سڀ کان اهم پهلو جيڪو بايو پرنٽنگ کي بااختيار بڻائي سگهي ٿو اهو آهي لاڳاپيل ۽ مناسب بايو مواد جي ترقي، پرنٽنگ جي ريزوليوشن کي وڌائڻ ۽ هن ٽيڪنالاجي کي ڪاميابي سان ڪلينڪ طور تي لاڳو ڪرڻ جي قابل ٿيڻ لاءِ ويسڪولرائيزيشن. بايو پرنٽنگ ذريعي انساني ٽرانسپلانٽ لاءِ مڪمل طور تي ڪم ڪندڙ ۽ قابل عمل عضوا 'تخليق' ڪرڻ ناممڪن لڳي ٿو پر ان جي باوجود هي شعبو تيزي سان ترقي ڪري رهيو آهي ۽ صرف ڪجهه سالن ۾ ڪافي ترقيون سامهون آهن. بايو پرنٽنگ سان لاڳاپيل گهڻن چئلينجن کي منهن ڏيڻ ممڪن هجڻ گهرجي ڇاڪاڻ ته محقق ۽ بايو ميڊيڪل انجنيئر اڳ ۾ ئي ڪامياب پيچيده بايو پرنٽنگ جي رستي تي آهن.
بايوپرنٽنگ سان ڪجهه مسئلا
بايو پرنٽنگ جي ميدان ۾ هڪ اهم نقطو اٿاريو ويو آهي ته هن مرحلي تي هن ٽيڪنڪ استعمال ڪندي مريضن کي پيش ڪيل ڪنهن به حياتياتي 'ذاتي' علاج جي اثرائتي ۽ حفاظت جي جانچ ڪرڻ تقريبن ناممڪن آهي. انهي سان گڏ، اهڙن علاج سان لاڳاپيل خرچ هڪ وڏو مسئلو آهي خاص طور تي جتي پيداوار جو تعلق آهي. جيتوڻيڪ اهو تمام گهڻو ممڪن آهي ته ڪم ڪندڙ عضون کي ترقي ڪئي وڃي جيڪي انساني عضون کي تبديل ڪري سگهن، پر ان جي باوجود، في الحال اهو اندازو لڳائڻ جو ڪو به فول پروف طريقو ناهي ته مريض جو جسم نئين ٽشو کي قبول ڪندو يا مصنوعي عضوو پيدا ڪيو ويندو ۽ ڇا اهڙا ٽرانسپلانٽ بلڪل ڪامياب ٿيندا.
بايو پرنٽنگ هڪ وڌندڙ مارڪيٽ آهي ۽ ٽشوز ۽ عضون جي ترقي تي ڌيان ڏيندي ۽ شايد ڪجهه ڏهاڪن ۾ 3D پرنٽ ٿيل انساني عضون ۽ ٽرانسپلانٽس ۾ نوان نتيجا نظر ايندا . 3D بايو پرنٽنگ اسان جي زندگي جي سڀ کان اهم ۽ لاڳاپيل طبي ترقي جاري رهندي.
***
ذريعو
هيڊگارڊ سي ايل 2018. پيپٽائيڊ-پروٽين بايو انڪس جي هائيڊروڊائنامڪلي گائيڊڊ هيرارڪليڪل سيلف-اسمبلي. اعليٰ فنڪشنل مواد . https://doi.org/10.1002/adfm.201703716
***
