ساخت کبد کوسه با استفاده از چاپگر سه بعدی زیستی

مدتی قبل مقاله ای با عنوان کوسه ها قربانی واکسن کرونا در مجله دانستنیها توجهم را به خود بسیار جلب کرد همین مساله باعث شد تا بیشتر در این باره مطالعه کنم و جزییاتی بیشتر در این باره در سایت نشنال جئوگرافیک پیدا کردم اما مشکل از چه قرار بود؟

روغن اسکوالین یک هیدروکربن تری ترپن غیر اشباع و پیشساز کلسترول ها و استروئیدها در گیاهان و جانوران است که دارای پتانسیل آنتی اکسیدانی و خاصیت ضد میکروبی می باشد.ترکیبی مشابه اسکوالین در بدن انسان تولید می شود البته با افزایش سن تولید آن کاهش می یابد که این ماده از تعادل آب بدن پشتیبانی می کند و در سلامت پوست نقش دارد.همین ویژگی ها روغن اسکوالین را به یکی از مواد مهم مورد نیاز در صنایع دارویی و آرایشی واکسن سازی تبدیل کرده است.

ساخت این ترکیب آلی 30کربنه در آزمایشگاه بسیار دشوار و پیچیده است و صرفه اقتصادی ندارد از این رو اسکوالین را از منابع طبیعی گیاهی و جانوری تامین می کنند.اصلی ترین منبع تامین اسکوالین جانوری کبد کوسه است.اسکوالین منبع مناسبی برای ذخیره اکسیژن است و به کوسه ها کمک می کند در شرایط کم اکسیژن زنده بمانند.از آنجا که برای مهار پاندمی کرونا نیاز بشریت به واکسن کرونا امری گریز ناپذیر است و روغن اسکوالین در بعضی از واکسن های کرونا(حداقل5تا از 202واکسن در حال آماده سازی)استفاده می شود نیاز به اسکوالین افزایش می یابد..

نیاز به اسکوالین بیشتر به شکار گسترده تر کوسه ها دامن می زند.برای مثال اسکوالین به میزان10میلی گرم در تولید نوعی واکسن استفاده می شود و برای دستیابی به یک تن اسکوالین نیاز به شکار2500تا 3000است.علاوه بر این فقط یک درصد از اسکوالین تولید شده در ساخت واکسن استفاده می شود و برای برآورده سازی نیاز به اسکوالین سالانه ده ها میلیون کوسه از نیمی از گونه های کوسه ها (حدود30گونه از 60 گونه)شکار می شود.

شرح ایده با ذکر جزئیات:

پروژه های تحقیقاتی دیگر برای حل مشکل تامین اسکوالین از کبد کوسه به استفاده از منابع جانوری به استفاده از سایر منابع جانوری مثل مار پیتون و منابع گیاهی مثل زیتون و نیشکر و سبوس برنج روی آورده اند.برای مثال در ساخت واکسن نوواکس از اسکوالین گیاهی استفاده می شود اما این منابع محدودیت های خاص خود را دارند و نمی توانند مشکل تامین نیاز اسکوالین را در مقیاس انبوه برطرف کنند.

ساخت کبد کوسه با استفاده از چاپگر سه بعدی زیستی با تولید روغن اسکوالین در آزمایشگاه می تواند بخشی از نیاز ما را برآورده سازد در نتیجه تعداد کمتری از کوسه ها به منظور دستیابی به این فرآورده ارزشمند کشته می شود همچنین اسکوالین استخراج شده از کبد کوسه در بعضی افراد باعث حساسیت می شود اما اسکوالین استخراج شده از کبد چاپ شده با توجه به پیشرفته تر بودن فناوری های جداسازی و خالص سازی درصد خلوص بالاتری دارد و احتمالا کمتر باعث ایجاد حساسیت می شود.

با توجه به کاربردهای بسیار روغن اسکوالین شرکت های داروسازی و واکسن سازی وآرایشی و بهداشتی اصلی ترین مشتریان محصول ما هستند.مراکز تحقیقاتی و دانشگاه ها هم می توانند از کبد ساخته شده با چاپگر سه بعدی زیستی در مصارف پژوهشی استفاده کنند.علاوه بر این روغن اسکوالین می تواند به عنوان یک محصول جداگانه برای حفظ سلامت پوست به فروش برسد.

اهداف و دستاوردهای ایده

۱-حفاظت از کوسه ها به عنوان یک گونه مهم در چرخه زیستی دریاها

۲-تامین بخشی از اسکوالین مورد نیاز در صنایع دارویی و آرایشی و واکسن سازی

۳-کبد کوسه می تواند به عنوان یک مدل آزمایشگاهی در بررسی تاثیر داروها و مداخله های مختلف مورد توجه قرار گیرد

۴-ساخت این مدل می تواند به شناخت بیشتر ما از کوسه ها و سایر گونه های دریایی کمک کند.

۵-باقرار دادن کبد کوسه در معرض سموم شیمیایی مختلف می توانیم تاثیر افزایش این سموم در آب های اقیانوس و دریاها را بر روی سلامت کبد کوسه ها بررسی کنیم

۶-کبد کوسه می تواند به عنوان یک مدل آزمایشگاهی برای بیماری هایی مثل سرطان کبد و سیروز کبدی استفاده شود.

۷-مطالعه این مدل می تواند در درک بهتر روند تکاملی کبد مهره داران می تواند موثر باشد.

۸-تکنولوژی به کار رفته در تولید این محصول می تواند در آینده به ساخت مدل های سه بعدی از کبد انسان با کیفیت و کارایی بالاتر در آینده کمک کند.

متد اجرایی ایده

۱-ابتدا مطالعاتی را که تاکنون در مورد کبد کوسه انجام گرفته است را یه طور دقیق و کامل بررسی می کنیم.

۲-یک نمونه مناسب از کبد کوسه تهیه می کنیم و با انجام آزمایش های لازم آناتومی و فیزیولوزی و بیوشیمی و بافت شناسی کبد کوسه را مورد بررسی قرار می دهیم.

۳-درباره روش های جداسازی و خالص سازی اسکوالین از کبد کوسه مطالعه می کنیم و بازدهی آن ها را با هم مقایسه می کنیم تا بهترین روش را انتخاب کنیم.

۴-با اطلاعاتی که تاکنون به دست آوردیم با استفاده از نرم افزارهای مخصوص یک مدل سه بعدی استاندارد از کبد کوسه تهیه می کنیم.

۵-با استفاده از روش آزمون و خطا جوهر زیستی و داربست مناسب کاربرد مان را انتخاب می کنیم.

۶-سلول های بنیادی کبد کوسه را از یک نمونه کبد جنین استخراج می کنیم.

۷-ارتباطات سلولی و فاکتورهای سلولی این سلول ها را با انجام آزمایش هایی مورد مطالعه قرار می دهیم.

۸-مدل سه بعدی ساخته شده و سلول های بنیادی تهیه شده و جوهر زیستی و داربست را به یک دستگاه چاپگر سه بعدی زیستی تحویل می دهیم تا کبد ساخته شود.

۹-کبد ساخته شده را از نظر شبیه بودن به کبد واقعی کوسه و توانایی اولید اسکوالین مورد بررسی قرار دهیم.

۱۰-اسکوالین تولید شده را خالص سازی کنیم و در نمونه های آزمایشگاهی کیفیت و کارایی آن را با نمونه های موجود مقایسه کنیم.

۱۱-مجوز استفاده از اسکوالین تولید شده در ساخت محصولات آرایشی و بهداشتی و دارویی را از سازمان غذا و دارو دریافت کنیم.

۱۲-علاوه بر آن مجوز استفاده از کبد ساخته شده به عنوان یک مدل آزمایشگاهی برای بیماری های کبدی و تعیین اثر بخشی و ایمنی داروهای مختلف باید در دستور کار قرار گیرد.