हड्डियों का निर्माण: 3डी प्रिंटिंग अस्थि ऊतक इंजीनियरिंग का भविष्य

परंपरागत रूप से, यह शोध काफी हद तक पशु परीक्षण पर निर्भर करता है, लेकिन मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के हेनरी रॉयस इंस्टीट्यूट के शोधकर्ता प्रयोगशाला में परिष्कृत हड्डी मॉडल बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके इस क्षेत्र में क्रांति ला रहे हैं। यह अभिनव दृष्टिकोण हड्डी के ऊतकों के अध्ययन के लिए अधिक नियंत्रित और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य स्थिति प्रदान करते हुए पशु परीक्षण की आवश्यकता को काफी कम कर सकता है।

प्रकृति के निर्माण खंड

हमारी हड्डियाँ अद्वितीय गुणों वाली जटिल संरचनाएँ हैं जो उन्हें कैंसर अनुसंधान में विशेष रूप से दिलचस्प बनाती हैं, खासकर जब यह अध्ययन किया जाता है कि स्तन कैंसर हड्डी के ऊतकों में कैसे फैलता है (मेटास्टेसिस)। इन अंतःक्रियाओं को समझने के लिए पारंपरिक रूप से व्यापक पशु अध्ययन की आवश्यकता होती है, लेकिन हमारा अभूतपूर्व शोध प्रयोगशाला में यथार्थवादी हड्डी मॉडल बनाने के लिए स्टेम कोशिकाओं की शक्ति के साथ 3डी प्रिंटिंग की सटीकता को जोड़कर इस प्रतिमान को बदल रहा है।

भविष्य छाप रहा हूँ

हम अनिवार्य रूप से 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके 'एक डिश में हड्डी' बना रहे हैं। इसे हड्डी के ऊतकों का एक लघु संस्करण बनाने के रूप में सोचें जहां हम नियंत्रित वातावरण में कैंसर कोशिका के व्यवहार का अध्ययन कर सकते हैं।

इन सेलुलर घरों को बनाने के लिए टीम दो विशेष सामग्रियों का उपयोग करती है:

• पीएलजीए (पॉली(लैक्टिक-को-ग्लाइकोलिक एसिड)) – एक बायोडिग्रेडेबल सामग्री जो आमतौर पर चिकित्सा अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है। यह पॉलिमर हमारे हड्डी मॉडल के लिए बुनियादी संरचना प्रदान करता है।
• एचए-पीएलजीए – पीएलजीए और हाइड्रॉक्सीपैटाइट का एक संयोजन, जो प्राकृतिक रूप से हड्डी में पाया जाने वाला खनिज है। हाइड्रॉक्सीपैटाइट मिलाने से यह सामग्री प्राकृतिक अस्थि ऊतक के समान हो जाती है, जिससे हमारे अध्ययन के लिए अधिक यथार्थवादी वातावरण बनता है।

यह शोध विशेष रूप से रोमांचक है क्योंकि यह बुनियादी 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करता है। जबकि पारंपरिक ऊतक इंजीनियरिंग आमतौर पर सेलिंक BIO X6 (£130,000-£160,000) या RegenHu R-GEN 200 (£150,000-£200,000) जैसे विशेष 33डी बायोप्रिंटर पर निर्भर करती है, हमारा शोध एक मानक FDM (फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग) का उपयोग करके सफल परिणाम प्रदर्शित करता है। ) प्रिंटर – उसी प्रकार की तकनीक जिसका उपयोग सामान्य डेस्कटॉप 3डी प्रिंटर में किया जाता है जिसकी कीमत होती है केवल £300-£1000. उपकरण लागत में यह नाटकीय कमी ऊतक इंजीनियरिंग अनुसंधान को लोकतांत्रिक बना सकती है, जिससे यह दुनिया भर में अधिक प्रयोगशालाओं के लिए सुलभ हो जाएगा। यह दिखाकर कि इन लागत प्रभावी तरीकों का उपयोग करके प्रभावी मचान बनाए जा सकते हैं, हम उन शोधकर्ताओं के लिए दरवाजे खोल रहे हैं जो पहले इस क्षेत्र में पारंपरिक रूप से आवश्यक महंगे बायोप्रिंटिंग उपकरण नहीं खरीद सकते थे।

स्टेम कोशिकाएं: मास्टर बिल्डर्स

असली जादू तब होता है जब अस्थि मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल (बीएम-एमएससी) नामक स्टेम कोशिकाओं को इन 3डी-मुद्रित मचानों में पेश किया जाता है। ये उल्लेखनीय कोशिकाएँ अस्थि कोशिकाओं सहित विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में परिवर्तित होने में सक्षम हैं। वे प्रकृति के अपने निर्माण श्रमिकों की तरह हैं, जो सही वातावरण मिलने पर नए ऊतकों का निर्माण करने में सक्षम हैं।

फ़तिह एरोग्लू कहते हैं, “यह इन कोशिकाओं को वह बनने के लिए सही वातावरण देने जैसा है जिसकी हमें आवश्यकता है।” “हमारे शुरुआती नतीजे बताते हैं कि कोशिकाएं न केवल जीवित रह रही हैं बल्कि एक यथार्थवादी हड्डी जैसा वातावरण बना रही हैं जिसका उपयोग हम कैंसर मेटास्टेसिस का अध्ययन करने के लिए कर सकते हैं।

मचानों की सूक्ष्म संरचना इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। संपूर्ण सामग्री में छोटे-छोटे छिद्र एक परस्पर जुड़े हुए नेटवर्क का निर्माण करते हैं जो कोशिकाओं को निम्नलिखित की अनुमति देता है:

• संरचना के माध्यम से स्वतंत्र रूप से घूमें
• जीवित रहने के लिए आवश्यक पोषक तत्वों तक पहुँचें
• अन्य कोशिकाओं के साथ संबंध बनाएं
• संगठित हड्डी जैसे ऊतक में विकसित होना

नई जमीन तोड़ना यह 3डी प्रिंटिंग तकनीक हड्डी में कैंसर मेटास्टेसिस का अध्ययन करने के तरीके को बदल सकती है। प्रारंभिक परिणाम दिखाते हैं कि स्टेम कोशिकाएँ सफलतापूर्वक:

• मचान संरचना से जोड़ें
• गुणा करो और बढ़ो
• अस्थि कोशिकाओं में परिवर्तित होना प्रारंभ करें
• अपना स्वयं का बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स, ऊतक का प्राकृतिक ढाँचा बनाएँ

यह सफलता पशु परीक्षण के लिए वैकल्पिक तरीकों को विकसित करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। ऐसा वातावरण बनाकर जो प्राकृतिक हड्डी की बारीकी से नकल करता है, हम शोधकर्ताओं को यह अध्ययन करने के लिए एक विश्वसनीय मंच प्रदान कर रहे हैं कि कैंसर कोशिकाएं हड्डी के ऊतकों के साथ कैसे बातचीत करती हैं।

आगे देख रहा

यह शोध कैंसर अनुसंधान और दवा विकास के लिए रोमांचक संभावनाओं को खोलता है। प्रौद्योगिकी को उन्नत जैविक समझ के साथ जोड़कर, हम एक ऐसे भविष्य के करीब जा रहे हैं जहां कई प्रारंभिक अध्ययन पशु परीक्षण की आवश्यकता के बिना आयोजित किए जा सकते हैं।

इसके निहितार्थ सिर्फ कैंसर अनुसंधान से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। इस कार्य में विकसित सिद्धांतों और तकनीकों को संभावित रूप से हड्डी के ऊतकों को प्रभावित करने वाली अन्य बीमारियों का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है, साथ ही पशु मॉडल पर हमारी निर्भरता को कम किया जा सकता है।

“हम सिर्फ मचान नहीं बना रहे हैं,” फातिह एरोग्लू ने निष्कर्ष निकाला, “हम बीमारी का अध्ययन करने और उपचार का परीक्षण करने के नए तरीके बना रहे हैं जो अनुसंधान प्रगति को तेज करते हुए पशु परीक्षण को कम कर सकते हैं।”

शब्द और छवियाँ – फातिह एरोग्लू

जैव प्रौद्योगिकी मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के अनुसंधान बीकन में से एक है – अंतःविषय सहयोग और क्रॉस-सेक्टर साझेदारी के उदाहरण जो अग्रणी खोजों को जन्म देते हैं और दुनिया भर के लोगों के जीवन में सुधार करते हैं। अधिक जानकारी के लिए, मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के जैव प्रौद्योगिकी पृष्ठ पर जाएँ।