3D বায়োপ্রিন্টিং কৌশলের একটি বড় অগ্রগতিতে, কোষ এবং টিস্যুগুলি তাদের প্রাকৃতিক পরিবেশে আচরণ করার জন্য তৈরি করা হয়েছে যাতে 'বাস্তব' জৈবিক কাঠামো তৈরি করা যায়
3D প্রিন্টিং হল এমন একটি পদ্ধতি যেখানে একটি উপাদান একসাথে যুক্ত করা হয় এবং এইভাবে একটি ত্রিমাত্রিক বস্তু বা সত্তা তৈরি করার জন্য একটি কম্পিউটারের ডিজিটাল নিয়ন্ত্রণের অধীনে যুক্ত বা দৃঢ় হয়। র্যাপিড প্রোটোটাইপিং এবং অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং হল অন্যান্য শব্দ যা জটিল বস্তু বা সত্তা তৈরির এই কৌশলটিকে লেয়ারিং উপাদান এবং ক্রমান্বয়ে বিল্ট আপ - বা কেবল একটি 'অ্যাডিটিভ' পদ্ধতির মাধ্যমে বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়। এই অসাধারণ প্রযুক্তিটি 1987 সালে আনুষ্ঠানিকভাবে আবিষ্কৃত হওয়ার পর প্রায় তিন দশক ধরে রয়েছে, সম্প্রতি এটি শুধুমাত্র প্রোটোটাইপ তৈরির একটি মাধ্যম নয় বরং সম্পূর্ণ কার্যকরী উপাদানগুলি অফার করার জন্য লাইমলাইট এবং জনপ্রিয়তার দিকে ঠেলে দেওয়া হয়েছে। যেমন সম্ভাবনার সম্ভাবনা 3D প্রিন্টিং যে এটি এখন প্রকৌশল, উত্পাদন এবং ঔষধ সহ অনেক ক্ষেত্রে প্রধান উদ্ভাবন চালাচ্ছে।
বিভিন্ন ধরণের সংযোজন উত্পাদন পদ্ধতি উপলব্ধ রয়েছে যা চূড়ান্ত ফলাফল অর্জনের জন্য একই পদক্ষেপগুলি অনুসরণ করে। প্রথম গুরুত্বপূর্ণ ধাপে, কম্পিউটারে CAD (কম্পিউটার-এডেড-ডিজাইন) সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে ডিজাইন তৈরি করা হয়- যাকে ডিজিটাল ব্লুপ্রিন্ট বলা হয়। এই সফ্টওয়্যারটি ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে যে কীভাবে চূড়ান্ত কাঠামোটি পরিণত হবে এবং আচরণও করবে, এইভাবে একটি ভাল ফলাফলের জন্য এই প্রথম পদক্ষেপটি গুরুত্বপূর্ণ। এই CAD ডিজাইনটি তারপর একটি প্রযুক্তিগত বিন্যাসে রূপান্তরিত হয় (যাকে বলা হয় .stl ফাইল বা স্ট্যান্ডার্ড টেসেলেশন ভাষা) যা ডিজাইনের নির্দেশাবলী ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হওয়ার জন্য 3D প্রিন্টারের জন্য প্রয়োজন। এর পরে, প্রকৃত মুদ্রণের জন্য 3D প্রিন্টার সেট আপ করতে হবে (একটি নিয়মিত, বাসা বা অফিসের 2D প্রিন্টারের মতো) - এর মধ্যে রয়েছে আকার এবং অভিযোজন কনফিগার করা, ল্যান্ডস্কেপ বা প্রতিকৃতি প্রিন্ট বেছে নেওয়া, সঠিক পাউডার দিয়ে প্রিন্টার কার্টিজগুলি পূরণ করা . দ্য 3D প্রিন্টার তারপরে মুদ্রণ প্রক্রিয়া শুরু হয়, ধীরে ধীরে নকশাটি এক সময়ে উপাদানের একটি মাইক্রোস্কোপিক স্তর তৈরি করে। এই স্তরটি সাধারণত প্রায় 0.1 মিমি পুরু হয় যদিও এটি মুদ্রিত একটি নির্দিষ্ট বস্তুর জন্য কাস্টমাইজ করা যেতে পারে। সম্পূর্ণ পদ্ধতিটি বেশিরভাগই স্বয়ংক্রিয় এবং কোন শারীরিক হস্তক্ষেপের প্রয়োজন নেই, সঠিক কার্যকারিতা নিশ্চিত করার জন্য শুধুমাত্র পর্যায়ক্রমিক পরীক্ষা করা হয়। নকশার আকার এবং জটিলতার উপর নির্ভর করে একটি নির্দিষ্ট বস্তু সম্পূর্ণ হতে কয়েক ঘন্টা থেকে কয়েক দিন সময় নেয়। উপরন্তু, যেহেতু এটি একটি 'অ্যাডিটিভ' পদ্ধতি, এটি অর্থনৈতিক, পরিবেশ বান্ধব (কোনও অপচয় ছাড়াই) এবং ডিজাইনের জন্য অনেক বেশি সুযোগ প্রদান করে।
পরবর্তী স্তর: 3D বায়োপ্রিন্টিং
বায়োপ্রিন্টিং সাম্প্রতিক অগ্রগতির সাথে ঐতিহ্যগত 3D প্রিন্টিংয়ের একটি এক্সটেনশন যা 3D প্রিন্টিংকে জৈবিক জীবন্ত উপকরণে প্রয়োগ করতে সক্ষম করে। যদিও 3D ইঙ্কজেট প্রিন্টিং ইতিমধ্যেই উন্নত চিকিৎসা যন্ত্র এবং সরঞ্জামগুলির বিকাশ এবং উত্পাদন করতে ব্যবহৃত হচ্ছে, জৈবিক অণুগুলি মুদ্রণ, দেখতে এবং বোঝার জন্য আরও একটি ধাপ উন্নত করা দরকার। গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য হল ইঙ্কজেট প্রিন্টিংয়ের বিপরীতে, বায়োপ্রিন্টিং বায়ো-ইঙ্কের উপর ভিত্তি করে, যা জীবন্ত কোষের কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত। সুতরাং, বায়োপ্রিন্টিং-এ, যখন একটি নির্দিষ্ট ডিজিটাল মডেল ইনপুট করা হয়, নির্দিষ্ট জীবন্ত টিস্যু মুদ্রিত হয় এবং কোষ স্তর দ্বারা স্তর তৈরি করা হয়। জীবন্ত দেহের অত্যন্ত জটিল সেলুলার উপাদানগুলির কারণে, 3D বায়োপ্রিন্টিং ধীরে ধীরে অগ্রসর হচ্ছে এবং জটিলতা যেমন উপকরণ, কোষ, কারণ, টিস্যু বাছাই করা অতিরিক্ত পদ্ধতিগত চ্যালেঞ্জ তৈরি করছে। আন্তঃবিষয়ক ক্ষেত্র যেমন জীববিজ্ঞান, পদার্থবিদ্যা এবং ঔষধের প্রযুক্তিগুলিকে একীভূত করার মাধ্যমে বোঝার প্রসারিত করে এই জটিলতাগুলি মোকাবেলা করা যেতে পারে।
বায়োপ্রিন্টিংয়ে বড় অগ্রগতি
একটি গবেষণায় প্রকাশিত উন্নত কার্যকরী উপকরণ, গবেষকরা একটি 3D বায়োপ্রিন্টিং কৌশল তৈরি করেছেন যা সাধারণত প্রাকৃতিক টিস্যুতে (তাদের স্থানীয় পরিবেশে) পাওয়া কোষ এবং অণু ব্যবহার করে 'বাস্তব' জৈবিক কাঠামোর অনুরূপ গঠন বা নকশা তৈরি করতে। এই বিশেষ বায়োপ্রিন্টিং কৌশলটি জটিল জৈব-আণবিক কাঠামো তৈরি করতে '3D প্রিন্টিং'-এর সাথে 'আণবিক স্ব-সমাবেশ'কে একত্রিত করে। আণবিক স্ব-সমাবেশ এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে অণুগুলি একটি নির্দিষ্ট কাজ সম্পাদন করার জন্য তাদের নিজস্বভাবে একটি সংজ্ঞায়িত ব্যবস্থা গ্রহণ করে। এই কৌশলটি 'স্ট্রাকচারাল বৈশিষ্ট্যের মাইক্রো- এবং ম্যাক্রোস্কোপিক নিয়ন্ত্রণ' একীভূত করে যা '3D প্রিন্টিং' 'আণবিক স্ব-সমাবেশ' দ্বারা সক্ষম 'আণবিক এবং ন্যানো-স্কেল নিয়ন্ত্রণ' প্রদান করে। এটি প্রিন্ট করা কোষগুলিকে উদ্দীপিত করার জন্য আণবিক স্ব-সমাবেশের শক্তি ব্যবহার করে, যা অন্যথায় 3D প্রিন্টিংয়ে একটি সীমাবদ্ধতা যখন নিয়মিত '3D প্রিন্টিং কালি' এর জন্য এই উপায় প্রদান করে না।
গবেষকরা 'বায়ো ইঙ্ক'-এর মধ্যে 'এমবেডেড' স্ট্রাকচারগুলি যা দেহের অভ্যন্তরে তাদের নেটিভ পরিবেশের মতোই গঠনগুলিকে দেহের মতো আচরণ করে। এই জৈব-কালি, যাকে স্ব-একত্রিত কালিও বলা হয়, মুদ্রণের সময় এবং পরে রাসায়নিক এবং শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে নিয়ন্ত্রণ বা সংশোধন করতে সাহায্য করে, যা তারপর সেই অনুযায়ী কোষের আচরণকে উদ্দীপিত করতে দেয়। প্রয়োগ করার সময় অনন্য প্রক্রিয়া বায়োপ্রিন্টিং এই কোষগুলি তাদের পরিবেশের মধ্যে কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে আমাদের পর্যবেক্ষণ করতে দেয়, যার ফলে আমাদের একটি স্ন্যাপশট দেয় এবং বাস্তব জৈবিক পরিস্থিতি বোঝা যায়। এটি একাধিক স্কেলে সু-সংজ্ঞায়িত কাঠামোতে একত্রিত হতে সক্ষম একাধিক ধরণের জৈব অণু মুদ্রণ করে 3D জৈবিক কাঠামো নির্মাণের সম্ভাবনা উত্থাপন করে।
ভবিষ্যৎ খুবই আশাবাদী!
বায়োপ্রিন্টিং গবেষণা ইতিমধ্যেই বিভিন্ন ধরনের টিস্যু তৈরি করতে ব্যবহার করা হচ্ছে এবং এইভাবে টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং এবং পুনরুত্পাদনকারী ওষুধের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে প্রতিস্থাপনের জন্য উপযোগী টিস্যু এবং অঙ্গ - ত্বক, হাড়, গ্রাফ্টস, হার্ট টিস্যু ইত্যাদির প্রয়োজন মেটাতে। জটিল এবং নির্দিষ্ট কোষের পরিবেশের মতো জৈবিক পরিস্থিতি ডিজাইন এবং তৈরি করার জন্য সম্ভাবনার একটি বিস্তৃত ক্ষেত্র উন্মোচন করে যা আসলে বস্তু বা কনস্ট্রাকশন তৈরি করে - ডিজিটাল নিয়ন্ত্রণে এবং আণবিক নির্ভুলতার সাথে - যা শরীরের টিস্যুগুলির অনুরূপ বা অনুকরণ করে৷ জীবন্ত টিস্যু, হাড়, রক্তনালী এবং সম্ভাব্য এবং সম্পূর্ণ অঙ্গের মডেলগুলি চিকিৎসা পদ্ধতি, প্রশিক্ষণ, পরীক্ষা, গবেষণা এবং ওষুধ আবিষ্কারের উদ্যোগের জন্য তৈরি করা সম্ভব। কাস্টমাইজড রোগী-নির্দিষ্ট নির্মাণের খুব নির্দিষ্ট প্রজন্ম সঠিক, লক্ষ্যবস্তু এবং ব্যক্তিগতকৃত চিকিত্সা ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে।
সাধারণভাবে বায়োপ্রিন্টিং এবং 3D ইঙ্কজেট প্রিন্টিংয়ের জন্য সবচেয়ে বড় বাধাগুলির মধ্যে একটি হল প্রিন্টিংয়ের প্রথম ধাপে চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার জন্য একটি উন্নত, পরিশীলিত সফ্টওয়্যার তৈরি করা - একটি উপযুক্ত নকশা বা ব্লুপ্রিন্ট তৈরি করা। উদাহরণস্বরূপ, নির্জীব বস্তুর ব্লুপ্রিন্ট সহজেই তৈরি করা যেতে পারে কিন্তু যকৃত বা হার্টের ডিজিটাল মডেল তৈরি করার ক্ষেত্রে এটি চ্যালেঞ্জিং এবং বেশিরভাগ বস্তুগত বস্তুর মতো সোজা নয়। বায়োপ্রিন্টিংয়ের অবশ্যই বহুবিধ সুবিধা রয়েছে - সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ, পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা এবং স্বতন্ত্র নকশা কিন্তু এখনও বেশ কয়েকটি চ্যালেঞ্জে জর্জরিত - সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল একটি স্থানিক কাঠামোতে একাধিক কোষের প্রকার অন্তর্ভুক্ত করা যেহেতু একটি জীবন্ত পরিবেশ গতিশীল এবং স্থির নয়। এই গবেষণাটি 3D বায়োপ্রিন্টিংয়ের অগ্রগতিতে অবদান রেখেছে এবং তাদের নীতিগুলি অনুসরণ করে অনেক বাধা দূর করা যেতে পারে। এটা স্পষ্ট যে বায়োপ্রিন্টিংয়ের আসল সাফল্যের সাথে বেশ কয়েকটি দিক যুক্ত রয়েছে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ দিক যা বায়োপ্রিন্টিংকে শক্তিশালী করতে পারে তা হল প্রাসঙ্গিক এবং উপযুক্ত বায়োম্যাটেরিয়ালের বিকাশ, মুদ্রণের রেজোলিউশন বৃদ্ধি করা এবং ক্লিনিক্যালি এই প্রযুক্তিটি সফলভাবে প্রয়োগ করতে সক্ষম হওয়ার জন্য ভাস্কুলারাইজেশন। বায়োপ্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে মানব প্রতিস্থাপনের জন্য সম্পূর্ণরূপে কার্যকরী এবং কার্যকর অঙ্গগুলি 'তৈরি করা' অসম্ভব বলে মনে হয় তবে তা সত্ত্বেও এই ক্ষেত্রটি দ্রুত অগ্রসর হচ্ছে এবং মাত্র কয়েক বছরের মধ্যে প্রচুর উন্নয়ন এখন সামনের দিকে রয়েছে। এটি বায়োপ্রিন্টিংয়ের সাথে সংযুক্ত বেশিরভাগ চ্যালেঞ্জগুলিকে অতিক্রম করা অর্জনযোগ্য হওয়া উচিত কারণ গবেষক এবং বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়াররা ইতিমধ্যেই সফল জটিল বায়োপ্রিন্টিংয়ের পথে রয়েছে৷
বায়োপ্রিন্টিং এর সাথে কিছু সমস্যা
বায়োপ্রিন্টিংয়ের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় উত্থাপিত হয়েছে যে এই পর্যায়ে এই কৌশলটি ব্যবহার করে রোগীদের দেওয়া যে কোনও জৈবিক 'ব্যক্তিগত' চিকিত্সার কার্যকারিতা এবং সুরক্ষা পরীক্ষা করা প্রায় অসম্ভব। এছাড়াও, এই ধরনের চিকিত্সার সাথে যুক্ত খরচ একটি বড় সমস্যা বিশেষ করে যেখানে উত্পাদন সংশ্লিষ্ট। যদিও মানুষের অঙ্গ প্রতিস্থাপন করতে পারে এমন কার্যকরী অঙ্গ তৈরি করা খুবই সম্ভব, কিন্তু তারপরও, বর্তমানে রোগীর শরীর নতুন টিস্যু গ্রহণ করবে বা কৃত্রিম অঙ্গ তৈরি করবে কিনা এবং এই ধরনের প্রতিস্থাপন সফল হবে কিনা তা মূল্যায়ন করার জন্য কোনও নির্বোধ উপায় নেই। সব
বায়োপ্রিন্টিং একটি ক্রমবর্ধমান বাজার এবং টিস্যু এবং অঙ্গগুলির বিকাশের উপর ফোকাস করবে এবং কয়েক দশকের মধ্যে 3D মুদ্রিত মানব অঙ্গ এবং প্রতিস্থাপনে নতুন ফলাফল দেখা যাবে। 3D বায়োপ্রিন্টিং আমাদের জীবনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং প্রাসঙ্গিক চিকিৎসা উন্নয়ন হতে থাকবে।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
Hedegaard CL 2018. পেপটাইড-প্রোটিন বায়োইনক্সের হাইড্রোডাইনামিক্যালি গাইডেড হায়ারার্কিকাল সেলফ অ্যাসেম্বলি। উন্নত কার্যকরী উপকরণ. https://doi.org/10.1002/adfm.201703716
