מה לא יכולה מדפסת תלת מימד לבנות? מספר התשובות האפשריות לשאלה זו הצטמצם באופן אקספוננציאלי בשנים האחרונות, מכיוון שמכונות ההיי-טק ממשיכות להטיל חפץ מוצק אחר חפץ מעיצובי מחשב.
בחודשים האחרונים בלבד נראו אינספור מוצרים ואבות-טיפוס חדשים המשתרעים על מגוון תעשיות, החל מסולי כדורגל ועטים ועד חלקי רקטות מפלדה ואקדחים. בחודש שעבר סייעה הטכנולוגיה להחליף 75 אחוז מהגולגולת הפגועה של אדם, והשבוע החזירה את פניו של אדם לאחר שאיבד מחציתו מסרטן לפני ארבע שנים.
מחקר חדש טוען כי חומר מודפס בתלת מימד יכול יום אחד לחקות את התנהגות התאים ברקמות אנושיות. הסטודנט לתארים מתקדמים גבריאל וילאר ועמיתיו באוניברסיטת אוקספורד פיתחו מוצקים זעירים שמתנהגים כמו רקמה ביולוגית. החומר העדין דומה פיזית לרקמות המוח והשומן, ובעל עקביות של גומי רך.
כדי ליצור חומר זה, מכונה להדפסה תלת מימדית שתוכננה במיוחד עקבה אחר תרשים מתוכנת מחשב והוציאה עשרות אלפי טיפות אינדיבידואליות על פי רשת תלת ממדית מוגדרת. כפי שניתן לראות בסרטון שלמעלה, חרירייו נעו בזוויות שונות כדי לבסס את המיקום של כל חרוז זעיר. כל טיפה שוקלת בערך פיקוליטר אחד - זה טריליון וחצי ליטר - יחידה המשמשת למדידת גודל הטיפות של מדפסות הזרקת דיו, שטכנולוגיית הזרבוביות שלה עובדת באותה צורה לגיבוש נקודות נוזל קטנטנות לתמונות ומילים שלמות על נייר.
טיפות הנוזל הכילו ביוכימיקלים שנמצאו בתאי רקמות. מצופה בשומנים - שומנים ושמנים - התאים המימיים הזעירים דבוקים זה בזה ויוצרים צורה מגובשת ותומכת בעצמם, כאשר כל חרוז מחולק על ידי קרום יחיד ודק הדומה לשכבות הדו-שומניות המגנות על התאים שלנו.
כמה רשתות טיפות מודפסות בתלת מימד. תמונה באדיבות גבריאל וילאר, אלכסנדר ד. גראהם והגן ביילי (אוניברסיטת אוקספורד)
הצורות שהטיפות המודפסות יצרו נותרו יציבות במשך מספר שבועות. אם החוקרים ינערו מעט את החומר, טיפות עלולות להיעקם, אך באופן זמני בלבד. הרקמה המהונדסת זינקה במהירות לצורתה המקורית, רמת אלסטיות שלדברי החוקרים דומה לתאי רקמות רכות בבני אדם. נראה כי עבודות הסריג המסובכות של שכבות הדו-שומנים של הרשת מחזיקות את "התאים" זה בזה.
בחלק מרשתות הטיפות, מדפסת התלת מימד בנתה נקבוביות בממברנה השומנית. החורים חיקו תעלות חלבון בתוך המחסומים המגנים על תאים אמיתיים, מסננים מולקולות חשובות לתפקוד התא פנימה והחוצה. החוקרים הזריקו לנקבוביות סוג של מולקולה החשובה לתקשורת בין תא לתא, כזו שמעבירה אותות למספר רב של תאים כך שהם יתפקדו יחד כקבוצה. בעוד שהחומר המודפס בתלת-ממד לא יכול היה לשכפל במדויק כיצד התאים מפיצים אותות, החוקרים טוענים כי תנועת המולקולה דרך נתיבים מוגדרים דמתה לתקשורת החשמלית של נוירונים ברקמת המוח
מים חלחלו בקלות לממברנות הרשת, אפילו כאשר נקבוביות לא היו מובנות במבנה שלה. הטיפות התנפחו והתכווצו בתהליך האוסמוזה, בניסיון ליצור שיווי משקל בין כמות המים שהכילו לכמות שהקיפה אותם מבחוץ. די היה בתנועת המים בכדי להרים את הטיפות כנגד כוח המשיכה, למשוך ולקפל אותם, לחקות פעילות דמוית שרירים ברקמות אנושיות.
החוקרים מקווים שניתן יהיה לתכנת רשתות טיפות אלו לשחרור תרופות בעקבות אות פיזיולוגי. תאים מודפסים יכולים לשלב יום אחד גם ברקמה פגומה או כושלת, לספק פיגומים נוספים או אפילו להחליף תאים לא תקינים, אולי אפילו להחליף כמה ממיליון וחצי השתלות הרקמה שמתרחשות בארצות הברית מדי שנה. הפוטנציאל נראה הגדול ביותר עבור השתלות רקמות מוחיות, שכן מהנדסים רפואיים מנסים כיום לגדל תאי מוח במעבדה לטיפול במחלות פרוגרסיביות כמו מחלת הנטינגטון, שהורס לאט לאט תאי עצב.
בין אם מדובר בגידול רקמות אנושיות או אוזניים שלמות, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד בעיצומה בתחום הרפואה, ואינספור חוקרים יקפצו ללא ספק על העגלה בשנים הבאות.
