آیا چاپ سه بعدی واقعاً چاپ است؟

همه ما با صنعت چاپ آشنا بوده و به تازگی، حداقل اخباری از گسترش صنعت چاپ سه بعدی در جهان شنیده ­ایم. اما شاید این سؤال برای بسیاری از ما مطرح شده باشد که آیا چاپ سه بعدی واقعاً بخشی از صنعت چاپ سنتی است یا خیر.

برای پاسخ به این سؤال ابتدا باید بدانیم واژه چاپ به چه معنی است. عقیده غالب بر این است که واژه چاپ یا صورت قدیمی آن چهاپ از واژه مغولی چاو به وجود آمده که به معنای فشـردن سطحی بر سطح دیگر است. واژه پرینت به معنی چاپ  در زبان­های انگلیسی، فرانسوی و آلمانی نیز از لغت لاتین پرمر به معنی فشردن گرفته شده که مفهوم آن علامت گذاشتن بر سطحی با فشردن سطح دیگری بر آن بوده است.

شاید علت استفاده از واژه چاپ برای اشاره به صنعت تولید اشکال سه بعدی توسط کامپیوتر و نام گذاری دستگاه­ های تولید این اشکال به نام چاپگر سه بعدی نیز به همین دلیل بوده است. چرا که تکنولوژی اصلی چاپگرهای سه بعدی نیز بر گذاشتن و فشردن لایه ­هایی از مواد مختلف روی یکدیگر شکل گرفته است.

چاپگرهای سه بعدی برای ساخت اجسام مختلف لایه­ های مواد را دقیقاً در محل­های محاسـبه شـده توسـط کامپیوتـر قـرار می­دهند تا شکل سه بعدی را تقریباً به صورت لایه ­های افقی کامل کنند. مواد مورد استفاده توسط این دستگاه­ها می­تواند انواع بسیار متنوعی از پلاستیک، فلز مذاب یا هر ماده مشابهی باشد.

با وجود اینکه اکثر چاپگرهای سه بعدی بر پایه تکنولوژی چاپگرهای جوهرافشان ساخته شده ­اند که بر اساس آن کامپیوتر به نازل دستور می­دهد ماده مایع را در کدام محل قرار دهد اما این تکنولوژی را نمی­توان به عنوان نوعی از چاپ محسوب کرد و باید آن را یک نوع تکنولوژی در بخش تولید و ساخت اجسام محسوب کرد.

به گزارش پایگاه اینترنتی «دیجیتال نیروانا» که از پایگاه­های بین المللی فعال در زمینه تکنولوژی­های جدید چاپی و بازاریابی است تکنولوژی سه بعدی می­تواند برای تولید ابزار متفاوتی از قطعات ماشین آلات مختلف و شاتل­های فضایی تا اعضای مصنوعی و اخیراً حتی بعضی اعضای واقعی بدن استفاده شود و به همین دلیل، این تکنولوژی را باید نوعی تکنولوژی تولیدی محسوب کرد.

«هایدی تالیور والکر» از متخصصان پایگاه دیجیتال نیروانا در این باره می­نویسد: امروزه در بسیاری از سمینارها و جلسات مسئولان و فعالان بخش چاپ درباره چاپ سه بعدی صحبت می­شود و برخی افراد حتی چاپ سه بعدی را به دلیل روند ساخت لایه­ای اجسام نوعی از چاپ می­دانند اما زمانی که محصولات تولید شده توسط چاپگرهای سه بعدی را مشاهده می­کنیم متوجه می­شویم تولیدات این صنعت و فرآیند تولید آنها هیچ ارتباطی به تعریف سنتی صنعت چاپ ندارد. به گفته این متخصص صنعت چاپ، روند چاپ جوهر روی کاغذ از بسیاری جهات با روند تولید اجسام سه بعدی توسط چاپگرها مشابهت دارد؛ زیرا در هر دو، دستگاه چاپگر با استفاده از اطلاعات موجود در یک فایل کامپیوتری مواد موجود در چاپگر را به صورت دقیق و لایه ­های افقی در محل­های مشخص شده توسط فایل کامپیوتری می­گذارد، اما تفاوت تکنولوژیک آنها، مواد مورد استفاده و محصول­های نهایی این دو روند، استفاده­ های متفاوت این محصولات و مشتری و بازارهای متفاوت آنها باعث ایجاد تفاوت بسیاری میان چاپ سنتی و چاپ سه بعدی می­شود.

همچنین باید توجه داشت استفاده ­های چاپ سه بعدی از مهم­ترین دلایل تفاوت آن با چاپ سنتی هستند چرا که پیشرفت­های اخیر در این زمینه باعث شده متخصصان بتوانند نه تنها مجسمه و اشکال و قطعات پیچیده را تولیدکنند بلکه اکنون این امکان وجود دارد که بتوان از چاپگرهای سه بعدی برای تولید غذاهای مختلف، اعضای بدن و تقریباً هر چیزی که بشود فکرش را کرد استفاده کرد.

یکی از مهم­ترین پیشرفت­ها در این زمینه قابلیت چاپگرهای سه بعدی برای تولید اعضای بدن است. در این روش که تنها چند سالی است متخصصان بیوتکنولوژی آن بررسی کرده ­اند به جای مواد پلاستیکی و فلزات مذاب از سلول­های زنده که معمولاً سلول های بنیادین هستند در چاپگرهای سه بعدی استفاده می­شود و این چاپگرها سلول­ها را به صورت لایه­ ای روی یکدیگر قرار می­دهند.

در این روش، نازل چاپگر سلول­ها را به صورت لایه­ های افقی به یک واسـطه ژل ماننـد یا شبکه سـاخته شـده از قند تزریق می­کند تا یک شبکه سه بعدی عضوی از بدن، از کبد و ریه گرفته تا رگ­های خونی تشکیل شود. این روش که اولین بار در سال ۲۰۰۹ توسط شرکت «نووژن» مورد استفاده قرارگرفت، به نام­های متفاوتی از قبیل چاپ اعضای بدن و چاپ بیولوژیک نیز شناخته می­شود.

این روش تولید اعضای بدن تا حدی در جهان پیشرفت کرده که دولت چین سال گذشته مبلغ ۵۰۰ میلیون دلار برای ایجاد ۱۰ مرکز ملی استقرار و استفاده از چاپگرهای سه بعدی اختصاص داد و دانشمندان این کشور در همین سال موفق شدند با استفاده از چاپگرهای سه بعدی بیولوژیک و استفاده از سلول­های زنده در این چاپگرها به تولید گوش، کبد و کلیه بپردازند.

به گفته دانشمندان چینی تولید این اعضای بدن هم اکنون در مرحله آزمایشی و تنها برای تحقیقات است اما آنها اظهار اطمینان کرده ­اند در ۱۰ تا ۲۰ سال آینده بتوانند اعضای کاملی از بدن را با قابلیت پیوند زدن تولیدکنند.

این در حالی است که دانشمندان دانشگاه هاسلت در بلژیک سال گذشته، موفق شدند یک استخوان فک را برای یک زن ۸۳ ساله بلژیکی تولید کنند و آن را به صورت موفقیت آمیز در بدن این زن قرار دهند. این زن هم اکنون با استفاده از این استخوان چاپ شده می­تواند غذا بخورد، حرف بزند و احتیاجات خود را برآورده کند.

با این وجود، به گفته دانشمندان سـاخت دیگر اعضای بدن ماننـد کبد، ریه، قلب و کلیه به دلیل وجـود سلول­های مختلف و رگ های خونی در آنها بسیار دشوارتراست و به همین دلیل، آنها برای مواجه با این مشکلات مجبورند از روش­های پیچیده ­ای استفاده کنند.

یکی از این روش­ها، استفاده از شبکه­ ای از ترکیب آب و قند در بین سلول­ها است. در این روش پزشکان ابتدا شبکه­ ای از قند را چاپ می­کنند و سپس با استفاده از چاپگر سه بعدی سلول­های کبدی و سلول­هـای رگ و خون را در بین این شـبکه ­ها قـرار می­دهند. این شبکه ­ها پس از قرارگرفتن در بدن مکان خالی را در بین سلول­ها ایجاد می­کنند تا رگ­ها بتوانند با نفوذ و رشد کردن در آنها دیگر سلول­ها را تغذیه کنند.

به گفته دانشمندان، استفاده از این روش برای تولید اعضای بدن بسیار مؤثرتر از استفاده از اعضای بدن فرد دیگری است زیرا در این روش از سلول­های فرد نیازمند به عضو استفاده می­شود و به همین دلیل این فرد دیگر عضو تولید شده را رد نخواهد کرد که یکی از مهم­ترین مشکلات در پیوند زدن اعضای افراد مختلف یه یکدیگر است.

یکی از مهم ترین مشکلات موجود در این روش تولید اعضای بدن، زمان زیاد مورد نیاز برای تولید و تکمیل این اعضا است که گاهی ممکن است روزها طول بکشد و این مسأله در زمان وجود مشکلات اورژانسی پزشکی بسیار مسأله ساز است.

با وجود این، دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در آمریکا اخیراً روشی را برای تولید سریع تر اعضای بدن با استفاده از چاپگرهای سه بعدی پیدا کرده­ اند که می­تواند این زمان را نه تنها چند دقیقه یا حتی چند ثانیه کاهش دهد.

در این روش که استریولیتوگرافی یا پرتوافکنی نوری پویا نام گذاری شده است یا به جای ایجاد شبکه ­ای از قند و سپس پرکردن لایه به لایه آن با سلول­های بنیادین از یک محلول مایع حاوی سلول­ها و بایوپلیمرهای حساس به نور استفاده می­شود. دانشمندان پس از ایجاد این محلول با استفاده از سلول­هـای فرد بیمار پرتوی از لیزر را به آن می­تابانند که باعث می­شـود سلول­های موجود در مایع بلافاصله حالت سخت و جامد پیدا کنند و عضو مورد نظر را شکل دهند.