موضوع مقاله: چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی | مقدمه: در این فرایند ، سلول ها با نانو ذرات مغناطیسی (نانو شاتل ) برچسب گذاری می‌شوند که برای مغناطیسی شدن آن ها استفاده می‌شود. | ## بخش 1: چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی | این سلول‌ها پس از مغناطیسی شدن، می توانند با استفاده از نیروهای مغناطیسی خارجی که ساختار و عملکرد بافت را تقلید می کنند ، به سرعت در الگوهای سه بعدی خاص چاپ شوند. اصول کلی استفاده از چاپ زیستی سه بعدی مغناطیسی مزایای مختلفی نسبت به سایر روش های چاپ سه بعدی مانند اکستروژن، طرح نگار نوری و استریولیتوگرافی دارد . این مزایا شامل فرآیند چاپ زیستی سریع(15 دقیقه - 1 ساعت) در مقایسه با سایر فرایندهای طولانی مدت است؛ سنتز درون زای ماتریکس برون یاخته ای (ECM) بدون نیاز به بستر پروتئین مصنوعی، و کنترل خوب فضایی است. با استفاده از این سیستم، می توان به‌ سرعت، از اسفروئیدها و حلقه‌های ساده تا مدل‌های ارگانیک پیچیده‌ تر، مانند ریه، دریچه آئورت، و چربی، مدل های کشت سلول سه بعدی چاپ کرد. فرآیند سلول ها ابتدا باید در حضور نانو ذرات مغناطیسی تکثیر شوند تا در معرض میدان های مغناطیسی کاملا تحت تاثیر قرار گرفته و آنگونه که می خواهیم رفتار کنند. در این سیستم، سلول‌ها با استفاده از زمینه‌های تولید شده توسط آهنرباهای دائمی ، به‌صورت مغناطیسی به الگوهای سه‌ بعدی (حلقه ها یا نقاط) چاپ می‌شوند. سلول‌های موجود در سازه چاپ‌شده برای جا به جایی، تکثیر و در نهایت کوچک‌ شدن ساختار، با سلولهای اطراف و ECM در تعامل هستند(به طور معمول درطول 24 ساعت). هنگامی که به‌عنوان روش سنجش سمی‌ بودن استفاده می‌شود، این انقباض با غلظت دارو متفاوت است و یک معیار سلولی بدون برچسب است که می‌تواند به‌راحتی با تصویربرداری با زمینه درخشان (Bright-field) عکس گرفته و اندازه‌گیری شود. نتایج استفاده از چاپ زیستی مغناطیسی سه‌ بعدی به‌تازگی در گزارش‌های علمی در اکتبر 2013 منتشر شده‌ است. | ## بخش 2: چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی | موادی که از حساسیت مغناطیسی بالاتری برخوردار هستند، جذب بیشتری به یک آهن‌ربا داشته و به سمت آن حرکت می‌کنند. مواد جذب‌شونده‌ی ضعیف با حساسیت کمتر، به سمت مناطقی با میدان مغناطیسی ضعیف‌ تر که دور از آهن‌ربا قرار دارند، جابجا می‌شوند. با طراحی میدان‌های مغناطیسی و مرتب کردن دقیق اهن رباها ، می‌توان از تفاوت‌ حساسیت مغناطیسی دو ماده برای متمرکز کردن فقط یکی از آن ها در یک حجم مشخص استفاده کرد. نمونه‌ای را می‌توان در کار یافت که در آن یک بیو-اینک با معلق کردن سلول‌های سرطانی سینه در محیط کشت سلولی حاوی نمک پارامغناطیس، دی اتیلن تری امین پنتا استیک‌اسید گادولینیوم (III) و هیدرات نمک دی‌هیدروژن (Gd-DTPA) فرموله شده‌است. مانند اکثر سلول‌ها، این سلول‌های سرطانی سینه بسیار کمتر از Gd-DTPA که ماده‌ی حایل MRI مورد تایید FDA برای استفاده در انسان است، توسط آهن‌ربا جذب می‌شوند. بنابراین، هنگامی که یک میدان مغناطیسی اعمال شود، هیدرات نمک به سمت آهن‌ربا حرکت می‌کند، و سلول‌ها را به یک منطقه از پیش تعیین‌شده با حداقل قدرت میدان مغناطیسی منتقل می‌کند، که این یک خوشه سلول 3D را ایجاد می‌کند. کاربرد از چاپ زیستی سه بعدی مغناطیسی می توان برای بررسی مسمومیت قلبی عروقی استفاده کرد که 30٪ از مصرف مواد مخدر را تشکیل می‌دهد. سلول‌های عضله صاف عروقی به صورت مغناطیسی در حلقه‌های سه‌بعدی چاپ می‌شوند تا رگ های خونی را که می‌توانند منقبض و منبسط شوند، تقلید کنند. استانداردهای فعلی برای غربالگری مرکب، مدل‌های حیوانی است؛ این مدل‌ها بیانگر بافت های مورد نظر انسانی هستند ولی گران، کمیاب و دارای چالش‌های اخلاقی می‌باشند. | ## بخش 3: چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی | از سوی دیگر چاپ 2D در تست برون تنی in vitro به صورت ضعیفی محیط بومی سلول‌ها را شبیه‌سازی می‌کند؛ بنابراین پاسخ درون تنی in vivo در انسان آزمایش را با سرعت بالا و به سهولت ارائه می‌دهد. این امر توسط زیست سنجی (Bio assay) نشان داده شده‌است که ترکیبی از سرعت چاپ مغناطیسی با مزایای چاپ سه‌بعدی در تولید ساختارهای بافت‌مانند برای مطالعه است. روش زیست سنجی ترکیبی از محیط‌های کشت سلول سه‌بعدی با ازمایش با بازده بالا برای پیش بینی پاسخ درون تنی در شرایط برون تنی است.بر اساس چاپ زیستی سه بعدی سلول های مغناطیسی شده با نانو شاتل به شکل‌های کروی و حلقوی چاپ می‌شوند. بلافاصله بعد از چاپ این ساختار ها به دلیل حرکت و زنده ماندن سلول، تعامل سلول‌ها یا تکثیر، کوچک و بسته می‌شوند، انقباض کشت طی ۲۴ ساعت کامل می‌شود. از این روش می توان برای ردیابی انقباض کشت حلقوی و کروی که نمایان‌گر شرایط متفاوت هستند، استفاده کرد.انقباض حلقوی نمایان‌گر الیتام زخم است، جایی که سلول‌ها برای پر کردن فضای خالی زخم فعالیت می‌کنند و کشت کروی نماینگر اتساع و انقباض عروق خونی می‌باشد. کاربران کاربران هدف برای چاپ زیستی مغناطیسی سه بعدی در صنایع دارویی و CRO هستند ، جایی که این سیستم می‌تواند در فرآیند کشف دارو به عنوان یک صفحه ترکیبی برای سمیت و اثربخشی ادغام شود. در آینده، چاپ زیستی مغناطیسی سه‌بعدی می‌تواند در زمینه‌ی داروهای احیاکننده و تولید اندام به‌کار گرفته شود. | ## جمع‌بندی | به‌طور کلی، چاپ زیستی سه‌بعدی مغناطیسی ابزاری موثر برای ایجاد مدل‌های پایدار از بافت بومی است.