انقلابی در پزشکی؛ چاپگر زیستی بلعیدنی برای ترمیم زخم‌های داخلی بدن بدون جراحی ساخته شد!

انقلابی در پزشکی؛ چاپگر زیستی بلعیدنی برای ترمیم زخم‌های داخلی بدن بدون جراحی ساخته شد!

در دنیایی که پزشکی روزبه‌روز به سمت درمان‌های بدون جراحی و روش‌های هوشمند پیش می‌رود، گروهی از دانشمندان در مؤسسه‌ی پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) به دستاوردی حیرت‌انگیز رسیده‌اند: ساخت چاپگر زیستی بلعیدنی که قادر است آسیب‌های داخلی بدن را با جوهر زیست‌سازگار، بدون هیچ برش یا جراحی ترمیم کند.

این فناوری نوآورانه، فصل تازه‌ای از پزشکی بازساختی را آغاز می‌کند؛ جایی که درمان زخم‌های درونی، خونریزی‌های دستگاه گوارش یا آسیب‌های بافت نرم، تنها با بلعیدن یک «قرص چاپگر» انجام می‌شود!

چاپگری به اندازه قرص؛ درمان از درون بدن بدون تیغ جراحی

چاپگر زیستی جدید به اندازه‌ی یک قرص کوچک طراحی شده است تا بتواند به‌وسیله‌ی دهان بلعیده شود و وارد مسیر گوارش گردد. درون این قرص، از جوهری زیست‌سازگار استفاده شده که در تماس با بافت‌های زنده، همانند یک پانسمان طبیعی عمل می‌کند و فرآیند ترمیم را آغاز می‌نماید.

پس از انجام مأموریت، این چاپگر می‌تواند به‌کمک آهنرباهای کنترل‌شده از بیرون بدن به مسیر معکوس هدایت و از راه دهان خارج شود؛ بدون درد، بدون جراحی و بدون نیاز به بیهوشی.

منشا فناوری؛ پیوند چاپ زیستی و کپسول‌های دارویی هوشمند

پروژه‌ی چاپگر بلعیدنی در آزمایشگاه فناوری‌های ساخت پیشرفته EPFL کلید خورد؛ جایی که پژوهشگران پیش‌تر در زمینه‌ی ربات‌های میکروسکوپی و دستگاه‌های بلعیدنی تصویربرداری تجربیات زیادی داشتند.

ویویک سوبرامانیان، رئیس آزمایشگاه، در بیانیه‌ای رسمی اعلام کرد:

«با ترکیب اصول چاپگرهای زیستی در محل آسیب با فناوری‌های آزادسازی دارو در کپسول‌های هوشمند، توانستیم نسلی تازه از ابزارهای درمانی را شکل دهیم؛ دستگاهی که به اندازه‌ی قرص است، بلعیده می‌شود و درون بدن جراحت را چاپ و ترمیم می‌کند.»

این تلفیق خلاقانه میان دو فناوری، باعث شد ایده‌ی «چاپگر درون بدن» از خیال به واقعیت بدل شود.

تمرکز اولیه؛ ترمیم زخم‌های دستگاه گوارش

یکی از مهم‌ترین کاربردهای کنونی این فناوری، درمان زخم‌های دستگاه گوارش است. بیمارانی که به زخم معده یا خونریزی‌های داخلی روده مبتلا هستند، معمولاً نیاز به آندوسکوپی یا جراحی دارند، اما این چاپگر بلعیدنی می‌تواند جایگزینی غیرتهاجمی و کم‌خطر برای آن روش‌ها ارائه دهد.

چاپگر با قرار گرفتن در محل آسیب، جوهر زیستی خود را به‌صورت دقیق روی بافت هدف آزاد می‌کند تا مثل بانداژی داخلی، ترمیم سلولی و بازسازی بافت را آغاز کند.

عملکرد چاپگر؛ تفاوت با چاپ سه‌بعدی کلاسیک

چاپ زیستی در اصل همانند چاپ سه‌بعدی (۳D Printing) است، اما در اینجا «جوهر» آن از مواد زیست‌سازگار ساخته شده است. جوهر به عنوان داربست زیستی عمل می‌کند که سلول‌های جدید روی آن می‌رویند.

تفاوت مهم چاپگر بلعیدنی با مدل‌های بزرگ‌تر در مینیاتوری بودن و سازوکار مکانیکی خاص آن است. محققان این دستگاه را بیشتر شبیه به یک خودکار زیستی توصیف می‌کنند تا چاپگر؛ خودکاری مجهز به مخزن جوهر و شاتری فنری که جوهر را با دقت خارج می‌سازد.

چگونه جوهر زیستی کار می‌کند؟

جوهر زیستی مورد استفاده ترکیبی از هیدروژل‌ها، سلول‌های زنده و مواد تغذیه‌ای است که پس از تماس با محل جراحت، چارچوبی برای رشد سلول‌های جدید فراهم می‌کند. این جوهر می‌تواند مانند پانسمان طبیعی عمل کرده و از بافت آسیب‌دیده محافظت کند تا در گذر زمان، سلول‌های بدن بتوانند آسیب را ترمیم کنند.

برای اینکه جوهر بتواند به‌درستی بر جای درست اعمال شود، چاپگر باید کاملاً در موقعیت مناسب قرار گیرد. هدایت چنین دستگاه کوچکی داخل بدن، چالشی جدی بود که تیم EPFL با استفاده از هدایت مغناطیسی دقیق آن را کاملاً کنترل‌پذیر کرد.

کنترل چاپگر بلعیدنی؛ هدایت با آهنربا و فعال‌سازی با لیزر

چاپگر کوچک هیچ قطعه‌ی الکترونیکی ندارد و نام رسمی علمی آن MEDS – Magnetic‑enabled Endoluminal Delivery System است؛ به‌معنی سیستم آزادسازی مغناطیسی درون‌لوله‌ای.

پس از بلعیدن، پزشکان می‌توانند مسیر حرکت این چاپگر را از بیرون بدن مشاهده و هدایت کنند. هنگامی که موقعیت دستگاه دقیقاً بر محل زخم قرار گرفت، فعال‌سازی جوهر از طریق لیزر فروسرخ نزدیک (Near‑IR Laser) انجام می‌شود.

این نوع لیزر قادر است بدون آسیب رساندن به بافت‌های اطراف، از دیواره‌های بدن عبور کرده و دستور آزادسازی جوهر را صادر کند. سپس جوهر به سطح آسیب‌دیده تزریق شده و روند ترمیم آغاز می‌شود.

هنگامی که درمان کامل شد، پزشک با استفاده از همان آهنربای خارجی مسیر دستگاه را معکوس کرده و آن را از راه دهان خارج می‌کند. هیچ بریدگی یا درد جسمی در این فرآیند وجود ندارد.

آزمایش‌های اولیه؛ از لوله‌های آزمایش تا بدن خرگوش‌ها

در فاز نخست، پژوهشگران آزمایش‌های درون‌آزمایشگاهی (in‑vitro) انجام دادند تا میزان دقت تزریق جوهر را بررسی کنند. نتایج بی‌نظیر بود: چاپگر توانست زخم‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی معده را کاملاً ترمیم کند.

در مرحله‌ی دوم، وارد فاز درون‌بدنی (in‑vivo) شدند و روی خرگوش‌ها تست کردند. در این آزمایش، جوهر زیستی با موفقیت در نقطه‌ی آسیب قرار گرفت و به مدت چند روز اثرات ترمیمی خود را حفظ کرد. حرکات مغناطیسی نیز کاملاً پایدار و قابل‌هدایت بود.

جوهر زنده با عمر سلولی بالا

سانجای مانوهاران، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ی علمی این پژوهش، توضیح داده است:

«در آزمایش‌های کنترل‌شده، جوهر زیستی حاوی سلول‌ها به مدت بیش از ۱۶ روز ساختار خود را حفظ کرد. این دوام بالا نشان می‌دهد جوهر می‌تواند مانند یک ریز راکتور زیستی عمل کند، فاکتورهای رشد را آزاد کند و سلول‌های جدید را برای ترمیم زخم فعال سازد.»

به‌عبارتی، جوهر نه‌فقط پانسمان است، بلکه یک محیط پویا برای رشد و ترمیم سلولی محسوب می‌شود.

چالش‌های کنونی و مسیر آینده پژوهش

با وجود موفقیت‌های اولیه، هنوز پژوهش در مرحله‌ی پیش‌بالینی است و نیاز به مطالعات گسترده‌تری دارد. کنترل دقیق مسیر حرکتی درون بدن، ایمنی بلندمدت و امکان استفاده در بخش‌های دیگر بدن از جمله رگ‌های خونی، معده، ریه و صفاق، موضوعات اصلی مرحله‌ی بعد هستند.

تیم EPFL قصد دارد با اصلاح طراحی مغناطیس‌ها و افزودن حسگرهای نوری، دقت هدایت و پایش چاپ درون بدن را افزایش دهد تا بتواند در آینده آزمایش انسانی را آغاز کند.

کاربردهای احتمالی در آینده

اگر این فناوری به مرحله بالینی برسد، می‌تواند زندگی میلیون‌ها بیمار را متحول کند. برخی از کاربردهای بالقوه عبارت‌اند از:

• ترمیم خونریزی‌های داخلی دستگاه گوارش بدون آندوسکوپی
• درمان زخم‌های ناشی از زخم معده یا سرطان روده با دقت بالا
• بازسازی بافت‌های نرم اطراف رگ‌ها یا دیواره‌های داخلی پس از جراحت
• تزریق داروهای زیستی یا سلول‌های بنیادی به‌صورت هدفمند در محل آسیب
• پاک‌سازی و ترمیم ریز‌پارگی‌های داخلی بدون نیاز به عمل جراحی کلاسیک

هم‌افزایی با دیگر فناوری‌های ریزدرمانی

چاپگر بلعیدنی فقط آغاز راه است. دانشمندان پیش‌تر نیز فناوری‌هایی مانند ربات‌های میکروسکوپی برای پاکسازی عروق، قرص‌های دوربین‌دار تصویربرداری و حتی کپسول‌های دارویی هوشمند متصل به Wi‑Fi را توسعه داده‌اند.

ترکیب این فناوری‌ها می‌تواند در آینده منجر به ظهور دستگاه‌هایی شود که درون بدن حرکت می‌کنند، آسیب را تشخیص می‌دهند و خودشان بلافاصله فرایند درمان را آغاز می‌کنند؛ بدون نیاز به هیچ دخالت خارجی.

رویکرد جدید پزشکی؛ درمان از درون نه از بیرون

اگر تا دیروز پزشکان مجبور بودند برای دسترسی به محل آسیب، بدن را باز کنند، اکنون فناوری چاپگر بلعیدنی این اصل را از پایه دگرگون کرده است. درمان از «درون بدن» بدون کوچک‌ترین شکاف یا بخیه انجام می‌شود.

این تحول به‌ویژه برای بیمارانی که جراحی پرخطر دارند (مانند افراد مبتلا به بیماری‌های قلبی یا دیابت) می‌تواند امید تازه‌ای ایجاد کند.

انتشار در ژورنال Advanced Science

نتایج رسمی این پژوهش در یکی از معتبرترین مجلات علمی دنیا، Advanced Science منتشر شده است؛ مجله‌ای که معمولاً میزبان نوآوری‌های انقلابی در حوزه‌ی زیست‌فناوری و پزشکی مهندسی است. این انتشار نشان می‌دهد یافته‌های تیم EPFL نه یک پروژه‌ی آزمایشی ساده، بلکه پایه‌ای علمی و قابل‌استناد برای آینده‌ی پزشکی مدرن است.

اهمیت این دستاورد؛ گامی به سوی بدن خودترمیم‌گر

تصور کنید روزی بدن انسان بتواند بدون نیاز به جراح، خودش به کمک ابزارهایی درونی زخم‌هایش را ترمیم کند. چاپگر زیستی بلعیدنی دقیقاً در همین مسیر حرکت می‌کند.

این دستگاه نمایانگر تغییر نگاه بشر از درمان‌های بیرونی به درمان‌های درونی و هوشمند است؛ فناوری‌ای که در آینده شاید به شکل هوش مصنوعی پزشکی در بدن انسان فعالیت کند، زخم را شناسایی، ترمیم و خود را از بدن خارج کند.

✅ سوالات متداول (FAQ)

۱. چاپگر زیستی بلعیدنی چیست؟

دستگاهی مینیاتوری به اندازه‌ی قرص است که پس از بلعیدن وارد بدن می‌شود و با آزادسازی جوهر زیستی، زخم‌های داخلی را بدون جراحی ترمیم می‌کند.

۲. این چاپگر چگونه جوهر زیستی را آزاد می‌کند؟

با کمک لیزر فروسرخ خارجی که بدون آسیب از دیواره بدن عبور کرده و آزادسازی کنترل‌شده جوهر را فعال می‌کند.

۳. آیا چاپگر دارای قطعات الکترونیکی یا باتری است؟

خیر؛ کاملاً مکانیکی و مغناطیسی عمل می‌کند و با آهنرباهای بیرونی هدایت می‌شود.

۴. قابلیت استفاده در کدام بخش بدن را دارد؟

در حال حاضر برای دستگاه گوارش طراحی شده است، اما پژوهش‌ها برای رگ‌های خونی و بافت‌های دیگر نیز در حال انجام است.

۵. آیا دستگاه پس از استفاده در بدن باقی می‌ماند؟

خیر؛ پس از پایان کار، به‌وسیله‌ی آهنربای خارجی به مسیر معکوس هدایت شده و از راه دهان خارج می‌شود.

۶. جوهر زیستی دقیقاً چیست؟

ترکیبی از مواد زیست‌سازگار و سلول‌های زنده که نقش پانسمان طبیعی را ایفا کرده و بازسازی بافت را آغاز می‌کند.

۷. آیا آزمایش انسانی انجام شده است؟

تا‌ کنون فقط آزمایش روی حیوانات (خرگوش‌ها) انجام شده و فاز انسانی هنوز آغاز نشده است.

۸. چه کسانی این فناوری را ساخته‌اند؟

تیم تحقیقاتی مؤسسه‌ی EPFL سوئیس به سرپرستی ویویک سوبرامانیان و سانجای مانوهاران این چاپگر را طراحی کرده‌اند.