Microgravity bioprinting
مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ انتہائی پیچیدہ، فعال ٹشو اور اعضاء کے ڈھانچے کو بنانے کے لیے مائیکرو گریویٹی کے حالات میں تھری ڈی بائیو پرنٹنگ تکنیک کا استعمال ہے۔ صفر کشش ثقل کا ماحول زمین پر بائیو پرنٹنگ کی کچھ موجودہ حدود کو گھیرے ہوئے ہے جس میں پرنٹنگ کے عمل کے دوران مقناطیسی میدان میں خلل اور بائیو اسٹرکچر برقرار رکھنا شامل ہے۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ خلا کی تلاش اور نوآبادیات میں آگے بڑھنے کے ابتدائی اقدامات میں سے ایک ہے جبکہ دوبارہ پیدا ہونے والی ادویات کے امکانات کو آگے بڑھاتا ہے۔ عمومی اصول دیگر تھری ڈی بائیو پرنٹنگ تکنیکوں کے مقابلے میں مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ کا بنیادی کام صفر کشش ثقل کے ماحول کا استعمال ہے۔ تھری ڈی بائیو پرنٹنگ کی دیگر تمام تکنیکوں کا خلا میں تجربہ کیا گیا ہے جن میں اخراج پر مبنی پرنٹنگ، لیتھوگرافی پر مبنی پرنٹنگ، لیزر پر مبنی پرنٹنگ، بوند پر مبنی پرنٹنگ، مقناطیسی میدان پر مبنی پرنٹنگ، اور مقناطیسی بلندی پر مبنی پرنٹنگ شامل ہیں۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ کی بہترین تکنیک فارمیٹو بائیو فیبریکیشن کا استعمال کرنا ہے، جو بافتوں اور اعضاء کو بنانے کے لیے مقناطیسی اور صوتی لفٹنگ فیلڈ کو استعمال کرنے کا ایک مجموعہ ہے۔ مقناطیسی اور صوتی لیویٹیشن فیلڈ ایک ایسا زون بناتا ہے جو بائیو پرنٹنگ کے عمل کو مدد فراہم کرنے کے لیے سہارے کی طرح کام کرتا ہے۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ میں استعمال ہونے والے بائیوائنکس خاص طور پر کم چپچپا مرکبات ہیں جن میں بائیو میٹریلز اور حیاتیاتی مادے شامل ہو سکتے ہیں۔ وہ دیگر تھری ڈی بائیو پرنٹنگ کے عمل کی طرح کام کرتے ہیں لیکن صفر کشش ثقل کی ترتیبات کے لیے بہتر بنائے گئے ہیں۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ کی حدود دیگر تھری ڈی بائیو پرنٹنگ تکنیکوں کے درمیان مشترک ہیں۔ ایک اضافی چیلنج بائیو میٹریلز اور بائیوئنکس کو خلا میں بھیجنا ہے جب آئی ایس ایس پر موجود سپلائی بجھا دی گئی ہو۔ تاریخ 2016 ٹیک شاٹ نامی ایک امریکی کمپنی نے مائکرو گریویٹی ماحول میں پہلا کارڈیک اور ویسکولر ٹشو پرنٹ کیا جس میں بالغ انسانی اسٹیم سیلز پر مشتمل بائیوینک اور خاص طور پر صفر کشش ثقل کے استعمال کے لیے تیار کردہ این اسکرپٹ بائیو پرنٹر کا استعمال کیا گیا۔ ٹیک شاٹ بین الاقوامی خلائی اسٹیشن (آئی ایس ایس) کو بھیجنے کے لیے ایک مخصوص مائیکرو گریویٹی استعمال بائیو پرنٹر تیار کرنا شروع کرتا ہے۔ 2017 تھری ڈی بائیو پرنٹنگ سولیوشنز نامی ایک سکولکوو پر مبنی کمپنی نے ایک خلائی مخصوص بائیو پرنٹر تیار کرنا اور تیار کرنا شروع کیا جس میں مقناطیسی لیوٹیشن ٹیکنالوجی کا استعمال کیا گیا۔ 2018 تھری ڈی بائیو پرنٹنگ سولیوشنز نے اپنے مقناطیسی بائیو پرنٹر کا استعمال کرتے ہوئے بین الاقوامی خلائی اسٹیشن (آئی ایس ایس) پر سوار ایک ماؤس تھائرائڈ کو کامیابی کے ساتھ پرنٹ کیا تھا۔ 2019 بائیو پرنٹڈ ماؤس تھائیرائڈ کو تجزیہ کے لیے 2019 کے اوائل میں زمین پر واپس بھیجا گیا تھا۔ بائیوفابریکیشن فیسیلٹی، ٹیک شاٹ کے ذریعہ تیار کردہ اور تیار کردہ ایک مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹر، آئی ایس ایس پر بھیجا اور نصب کیا گیا تھا۔ اس سہولت کو وقت کے ساتھ آہستہ آہستہ موٹے بافتوں کو پرنٹ کرنے اور منشیات کی اصلاح کی تحقیق کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ تھری ڈی بائیو پرنٹنگ سولیوشن کی پہلی انسانی سیل بائیو پرنٹنگ کی کوشش 2019 کے آخر میں آئی ایس ایس پر سوار ہوکر کی گئی تھی۔ انہوں نے زندہ انسانی خلیوں اور کیلشیم فاسفیٹ سیرامکس پر مشتمل مقناطیسی نینو پارٹیکل مرکب کا استعمال کرتے ہوئے انسانی ہڈیوں کے ٹشو کے ٹکڑوں کو کامیابی کے ساتھ پرنٹ کیا۔ ایپلی کیشنز سافٹ ٹشو پرنٹنگ مائکرو گریویٹی ماحول خون کی وریدوں جیسے نرم اور نازک ٹشو ڈھانچے کو پرنٹ کرنے کے امکان کو قابل بناتا ہے۔ زمین پر، خون کی وریدوں کی کمزوری کے نتیجے میں کشش ثقل کی قوت کے ساتھ مل کر سیل کے وزن کی وجہ سے ساخت گر جاتی ہے۔ صفر کشش ثقل میں بائیو پرنٹ شدہ رگوں اور شریانوں کو ساختی مدد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اور پرنٹ کے عمل کے دوران خلا میں معطل ہوتی ہے۔ یہ نازک بافتوں کو پرنٹنگ کے پورے عمل میں اپنی ساخت اور شکل کو برقرار رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ بائیو پرنٹس کو زمین پر واپس بھیجنے سے پہلے، بافتوں کو سیل کلچرنگ سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے کنڈیشن کیا جاتا ہے تاکہ خود مدد کے لیے بافتوں کو مزید مضبوط کیا جا سکے۔ سیل کلچر کو چھوڑنے کے نتیجے میں سیل استحکام کی کمی کی وجہ سے کشش ثقل اور سیلولر وزن کے تحت نرم ٹشو گر جائے گا۔ سیل کلچر کا عمل مکمل ہونے کے بعد، طباعت شدہ نازک ٹشو ڈھانچے سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ فعال طور پر اپنے قدرتی ہم منصبوں سے مختلف نہیں ہوں گے۔ پیچیدہ ٹشو اور اعضاء کی پرنٹنگ پیچیدہ اعضاء کو کسی سپورٹ سسٹم کی ضرورت کے بغیر صرف خلیوں اور حیاتیاتی مادے سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ صفر کشش ثقل کا ماحول مکینیکل بوجھ اور ساختی ضرورت کی حد کو حل کرتا ہے جو زمین پر تھری ڈی بائیو پرنٹنگ کے ساتھ عام ہے۔ آئی ایس ایس فی الحال قلبی بافتوں اور ڈھانچوں کو پرنٹ کرنے کے لیے متعدد مائیکرو گریویٹی فوکسڈ بائیو پرنٹرز چلاتا ہے۔ بائیو پرنٹڈ ٹشوز اور ڈھانچے کو مختلف تحقیق کے نمونوں کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جس میں دل کی بیماریوں کے علاج اور دل کے خراب ٹشوز کی مرمت کے لیے تھراپی کی ترقی شامل ہے۔ حیاتیاتی طبی تحقیق حیاتیاتی ساختہ اعضاء جیسے جگر کو جسمانی حالات میں ان کی بڑھتی ہوئی نقالی کی وجہ سے جگر کی مخصوص بیماریوں کی جانچ اور علاج کے لیے وٹرو ماڈل کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ موجودہ جگر کے ماڈل جگر کی بڑی ساخت کو پرنٹ کرنے کی بڑھتی ہوئی پیچیدگی کی وجہ سے چھوٹے ٹشو سلائسز تک محدود ہیں۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ ممکنہ طور پر جگر کی ایک بڑی اور زیادہ پیچیدہ تعمیر کو تشکیل دے سکتی ہے جو قدرتی جگر کے برابر کام کر سکتی ہے۔ بائیو پرنٹ فرسٹ ایڈ ہینڈ ہیلڈ بائیو پرنٹر (بائیو پرنٹ فرسٹ ایڈ) نامی ایک ہینڈ ہیلڈ ڈیوائس اگلی نسل کے ہینڈ ہیلڈ بائیو پرنٹر کے طور پر تیار کیا جا رہا ہے جو زمین اور خلا دونوں میں کام کرتا ہے۔ بائیو پرنٹر کا مقصد متعلقہ مریضوں کے خلیوں پر مشتمل بائیوئنکس سے بنا بینڈ ایڈ پیچ پرنٹ کرنا ہے۔ پرنٹنگ کے پورے عمل میں تقریبا 10 منٹ لگتے ہیں اور خالصتا ایک فیڈ سیاہی کارتوس کے ذریعے مکینیکل پرنٹنگ پر انحصار کرتا ہے۔ یہ تحقیق پورٹیبل اور استعمال میں آسان بائیو پرنٹرز تیار کرنے کا آغاز ہے جو کسی بھی حالت میں کام کر سکتے ہیں۔ دواسازی کی تحقیق کیمیائی مرکبات کو خلا میں منفرد طور پر ترمیم شدہ سطح کی خصوصیات اور خصوصیات کے ساتھ بنایا جا سکتا ہے جو زمین پر حاصل نہیں کیا جا سکتا۔ زمین پر پائے جانے والے مرکبات کے مقابلے میں ان کی تاثیر کو نوٹ کرنے کے لیے تحقیق کے دوران خاص طور پر بنائے گئے مرکبات کی جانچ کی جا سکتی ہے۔ صفر کشش ثقل کا ماحول باقاعدہ مینوفیکچرنگ کے طریقہ کار سے زیادہ موثر کیمیائی مرکب مینوفیکچرنگ کے عمل فراہم کرتا ہے۔ یہ مزید اصلاح اور منشیات کی پیداوار میں اضافے کو متاثر کرتا ہے۔ امپیکٹ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ صفر کشش ثقل کے فوائد کو اعضاء اور ٹشو ڈھانچے کو پرنٹ کرنے کے لیے استعمال کرتی ہے جو کشش ثقل اور سیلولر وزن کے لیے حساس ہوتے ہیں۔ خلیوں کو تھری ڈی ڈھانچہ برقرار رکھنے اور بنانے کی اجازت دینے کے لیے بائیو پرنٹنگ کے لیے اعلی چپچپا بائیوینک اکثر استعمال کیے جاتے ہیں۔ اعلی چپچپا زمین کی کشش ثقل کی قوت کا مقابلہ کرتا ہے لیکن شیر کشیدگی کی ایک بڑی مقدار پیدا کرتا ہے۔ پرنٹنگ کے عمل کے دوران ان اعلی چپچپا بائیوائنکس پر بڑھتے ہوئے دباؤ کے نتیجے میں اکثر خلیات کی موت ہوتی ہے۔ مائیکرو گریویٹی ماحول کم چپچپا بائیوائنکس کے استعمال کو قابل بناتا ہے جبکہ بائیو پرنٹ کو مکمل طور پر سیل پر مبنی 3D ڈھانچہ بنانے کی اجازت دیتا ہے۔ اس سے مدد کے لیے سہارہ بنانے کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے کیونکہ خلیات معطل حالت میں چھاپے جاتے ہیں۔ جیسے جیسے مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ میں بہتری آتی ہے اور ارتقا ہوتا ہے، مصنوعی اعضاء کی پرنٹنگ کا امکان خلائی تحقیق اور نوآبادیات کو مزید آگے بڑھانے کا موقع پیش کرتا ہے۔ مائیکرو گریویٹی بائیو پرنٹنگ سے ہونے والی بہتری اور پیشرفت کی بنیاد پر زمین پر مبنی بائیو فیبریکیشن تکنیک زیادہ بہتر ہونے کی وجہ سے دوبارہ پیدا ہونے والی ادویات میں زبردست بہتری کی توقع ہے۔ تھری ڈی بائیو پرنٹنگ تھری ڈی پرنٹنگ مقناطیسی تھری ڈی بائیو پرنٹنگ مائیکرو جی ماحول بائیو انک اسپیس ایکسپلوریشن ریجنریٹو میڈیسن حوالہ جات ویکیپیڈیا اسٹوڈنٹ پروگرام تھری ڈی پرنٹنگ بائیو میٹریلز