نگاهي به تلاش علي خادم‏حسيني،یکی از برترین ذهن‌های جهان برای شبیه‌سازی اعضای بدن

ايراني به دنبال چاپ سه‏ بعدي انسان

تاريخ 1399/08/20 ساعت 13:12

خادم حسینی در سال 2017 در مصاحبه‌ای با نشریه نانو ورلد راز خود در حفظ روند موفقیت در پژوهش‌هایش را داشتن گروه خوب توصیف کرد

مربي، پژوهشگر در آمازون، رئيس هيئت‌مديره موسسه پژوهشي تراساكي دانشگاه كاليفرنيا، لس‌آنجلس، استاد سابق ام‌آی‏‌تي و هاروارد، پژوهشگرزيست‌پزشكي، مخترع، استاد مهندسی شيمي،زيست پزشكي، زيست‌مولكولي و مهندس بافت دانشگاه كاليفرنيا، لس‌آنجلس، مدیر مرکز درمان‌های کم‌تهاجمی(C-MIT) و مدیر اجرایی موسسهنانوسیستمز کالیفرنیا.علي خادم‌حسيني هرگز خبر نداشت قرار است چنين عناويني را در زندگي به دست آورد. او در دوران کودکی و نوجوانی هیچ‏وقت نمي‌دانست قرار است حرفه‌اي در حوزه علم و فناوري را دنبال كند که دستاوردهای آن، مانند ساخت بافت و اندام قابل پیوند به بدن انسان، در داستان‌های علمی تخیلی پیش‌بینی شده باشند. در دوران كودكي او روياي قهرمان شطرنجشدن را در سر مي‌پرورانيد. در دبيرستان ميان تبديل شدن به بازيكن حرفه‌اي بيس‌بال و معلم دبيرستان مردد مانده بود. تنها زماني هدفش را يافت كه وارد دانشگاه شد. آن زمان بود كه با اطمينان مي‌دانست علم و پژوهشگري مسيري است كه بايد دنبال كند.

علي خادم حسيني، متولد سال 1355 در تهران است. او از 12 سالگي به همراه خانواده به كانادا مهاجرت كرد و پس از فارغ‌التحصيلي از دانشگاه تورنتو در رشته مهندسي شيمي، دكتراي مهندسي زيستي خود را زير نظر رابرت لنگر از ام‏آی‏تی دريافت كرد. اگرچه در دوران كودكي بيشترين تاثير را از والدينش گرفته بود، اما در دوران تحصيلات دانشگاهي، بيشترين تاثير و الهام را از استاد مشاورش پروفسور رابرت لنگر گرفت. خادم‌حسيني لنگر را يك روياپرداز علمي، مربي بزرگ و رهبري فروتن توصيف مي‌كند كه بر زندگي و حرفه نسلي از انسان‌ها و مهندسان زيستي تاثيري بي‌چون و چرا گذاشته است. از ديگر اساتيدي كه بر رشد و توسعه او تاثيرگذار بوده‌اند او به پروفسور پپز كه به توسعه تفكر انتقادي و مديريت زندگي آكادميكش كمك فراواني كرده است، اشاره مي‌كند.

خادم‌حسيني در دوران خود و تا به امروز در پيشبرد و توسعه علم مهندسي زيستي مهره‌اي كليدي بوده است. او كه مديريت گروهي چندرشته‌اي از پژوهشگران را به عهده دارد، هدف خود را هماهنگ‌سازي دانش مهندسي زيستي و فناوري‌هاي نانو و ميكرو با نيازهاي فردي و كمك به درمان بيماري‌هاي متعدد تعيين كرده است. از نقص عضو گرفته تا سرطان. او در پژوهش‌هايش به برنامه‌نويسي مجدد سلول‌هاي بالغ و تبديل آنها به سلول‌‌هاي اجدادي و ويرايش ژنتيكينيز علاقه ويژه‌اي دارد.

این پژوهشگر ایرانی كه هدايت و تربيت بيش از 300 دانشجو را تا مقطع پست‌دكترا به عهده داشته است معتقد است مهم‌ترين چالش‌هاي دوران كنوني حرفه‌اش به عنوان يك دانشمند و استاد، با وجود مشكلات بي‌پاياني كه در مسير وجود دارندنياز به مشتاق و باانگيزه ماندن نسبت به كار بوده است. خادم‌حسيني معتقد است موفقيت تمريني براي استقامت است. او همچنين معتقد است ارتباطات علمي براي بهبود جايگاه اختراعات علمي نزد مخاطبان علم و تبليغ علم به عنوان يك حرفه از اهميت بالايي برخوردار است. از اين رو است كه خادم‌حسيني در كنار ديگر مسئوليت‌هايش فعالانه و با استفاده از تمامي انواع رسانه‌ها در تبلیغ علم برای افرادي كه به آن علاقه‏مند هستند تلاش مي‌كند.

گرفتن جايزه از دست رئيس‌جمهور

پژوهش‌هاي چندرشته‏اي خادم‌حسيني تاكنون منجر به دريافت بيش از 70 جايزه بين‌المللي شده است. او در سال 2011 جايزه علم و فناوري پيكاسه- Presidential Early Career Award- عالی‌ترین مدال افتخار دولت ایالات متحده به محققان جوان پیشگام حرفه‌ای را از باراك اوباما رئيس جمهور وقت آمريكا دريافت كرد. اين جايزه عالي‌ترين جايزه علمي است كه دولت آمريكا سالانه به برترين دانشمندان و مهندساني كه در مراحل اوليه پژوهش‌هاي مستقل خود قرار دارند اهدا مي‌شود. خادم‌حسینی در مصاحبه‌ای با فیوچر ساینس می‌گوید رفتن به کاخ سفید، آشنایی با باراک اوباما از نزدیک و دریافت جایزه از دستان او یکی از مهم‏ترین رویدادهای زندگی حرفه‌ای او بوده است.

در سال 2007 خادم‌حسيني جايزه TR35 را به عنوان يكي از برترين مخترعان جوان جهان از تکنالجی ریویو مگزین دريافت كرد. جايزه جشنواره بين‌المللي خوارزمي نيز در سال 1394 به دليل ارائه طرح نانو و میکروهیدروژل‌های ساخته‏شده برای مهندسی بازسازی‏کننده از آن او شد و در سال 98 به واسطه همين پژوهش جايزه مصطفي را از آن خود ساخت. جايزه پيشگامان مينياتوريزيشن از انجمن سلطنتي شيمي به خاطر مشاركتش در ساخت مهندسي بافت و ريزسيالات در سال 2011، جايزه Sr. Scientist انجمن آمريكايي مهندسي بافت و پزشكي ترميمي در سال 2016 و جايزه كلمسان انجمن مواد زيستي در سال 2017 از ديگر جوايز خادم‏حسيني هستند.

او همچنين جايزه پژوهشگر جوان انجمن بین‏المللی مواد بیومتری و مهندسی بافت و جامعه بازسازی پزشکی بین‏المللی- آمریکای شمالی و جايزه ويكتور لمر انجمن شيمي آمريكا را نيز به دست آورده است. خادم‌حسيني همچنين عضو رسمي آكادمي مهندسي كانادا، جامعه سلطنتي كانادا، موسسه پزشكي و زيست مهندسي آمريكا، انجمن مهندسي زيست‌پزشكي و انجمن NANOSMAT است و در سال 2020 به عنوان عضو ارشد آكادمي ملي مخترعان آمريكا انتخاب شد. موسسه تامپسون رويترز از سال 2014 به مدت چهار سال پياپي خادم حسيني را به عنوان يكي از تاثيرگذارترين ذهن‌هاي جهان معرفي كرد. تاکنون در بیش از 36 هزار مقاله به پژوهش‌هاي او استناد شده و  در بیش از 250 سمینار به عنوان سخنران اصلي حضور داشته است.

چاپ سه‏بعدی بافت زنده داخل بدن انسان

سال 1865 بود كه ژول ورن، یکی از مشهورترین نویسندگان علمی-تخیلی جهان رمان سفر به ماه یا از زمین تا ماه را نوشت. 97 سال پس از آن، در 20 جولای 1969 نیل آرمسترانگ فضانورد آمریکایی به اولین انسانی تبدیل شد که روی ماه قدم گذاشت. این‏طور به نظر می‌آید که در گذشته، واکنش فناوری و صنعت به ذهن‌های خلاق و آینده‌نگر چندان سریع نبوده‌ است. امروز سرعت ابداع آنچه در داستان‌های علمی تخیلی متصور می‌شوند تا اندازه‏ای باورنکردنی افزایش یافته است. برای مثال در نسخه جدید داستان وست‌ورلد که در سال 2016 توسط جاناتان نولان خلق شد- اولین نسخه آن در سال 1973 ساخته شد- شاهد دستگاه‌های چاپگر سه‌بعدی هستیم که بدنی کاملا انسانی را برای ربات‌ها خلق یا چاپ می‌کند. تنها چهار سال پس از آن بود که موسسه نوآوری‌های زیست پزشکی تراساکی به مدیریت علی خادم حسینی توانست جوهری زیستی ابداع کند که به کمک آن می‌توان بافت‌های بدن را مستقیم در داخل بدن چاپ کرد. البته ابعاد چاپاین تکنیک با آنچه در وست‌ورلد دیده‌ایم متفاوت است. در این رویکرد جدید از نوعی جوهر زیستی، ترکیبی از مواد قالب‌گیری زیستی و سلول‌های زنده و فاکتورهای رشد برای کمک به رشد سلول‌های زنده موجود در جوهر و رشد بافت چاپ شده استفاده می‌شود. همچنین بافت‌ها باید در دمای 37 درجه داخل بدن چاپ شوند به شکلی که در زمان حقیقی چاپ، بافت جدید به بافت زنده موجود در بدن متصل شود و کل این فرایند نیز آسیبی به سلامت بیمار نخواهد زد. زیرا مواد با استفاده از نازلی بسیار ریز و تحت کنترل سیستمی کاملا برنامه‌ریزی‏شده و روباتیک وارد بدن شده و لایه لایه بافت مورد نظر را چاپ می‌کنند. از این تکنیک جدید می‌توان برای درمان جراحت‌های داخلی و خارجی، بهبود عملکرد تخمدان‌ها، چاپ قالب‌های پیچیده سلولی برای احیای عملکرد اندام‌ها و نسوج بدن، و انتقال دارو با فاکتور رشد به مواد زیستی استفاده کرد. خادم حسینی معتقد است ساخت بافت‌های شخصی‌سازی‏شده که بتوانند برای ترمیم جراحات و آسیب‌ها مورد استفاده قرار گیرند، برای آینده پزشکی ترمیمی از اهمیتی حیاتی برخوردار خواهد بود. او همچنین باور دارد با ترکیب این فناوری با ابداعات پیشینش، این امکان وجود دارد که تا 10 سال دیگر محصول کار زیست‌چاپگرهای سه‏بعدی، یک قلب کامل و قابل پیوند انسان باشد.

در سال 2018 هم خادم‌حسینی موفق به ابداع تکنیکی شد که در آن با استفاده از نوعی خاص از زیست‌چاپگرهای سه بعدی می‌شد چندین نوع ماده را برای ساخت زیست‌مواد درمانی به کار بست. به گفته دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس، این ابداع قدمی به سوی چاپ زیستی بافت‌های مصنوعی پیچیده به منظور پیوند و استفاده در جراحی‌ها است. خادم‌حسینی در توضیح این طرح می‌گوید: بافت‌های طبیعی سازه‌هایی با پیچیدگی‌های خارق‌العاده هستند و برای بازسازی نسخه مصنوعی و کاربردی آنها باید پیچیدگی‌های آنها نیز بازسازی شود. در این ابداع از فرایندی نورمحور به نام استریولایتوگرافی و زیست‌چاپگر ویژه‌ای که توسط خادم‌حسینی خلق شده استفاده شده است. این چاپگر از دو قطعه کلیدی، یک تراشه ریزسیال با ورودی‌های مختلف که هریک ماده‌ای متفاوت را چاپ می‌کنند و یک ریزآینه دیجیتال تشکیل شده از مجموعه‌ای از میلیون‌ها آینه ریز که هریک حرکتی مستقل دارند، تشکیل شده است. به این ترتیب با استفاده از هیدروژل‌ها که در مواجهه با نور به ماده‌ای سخت تبدیل می‏شوندوهدایتنورتوسطآینه‌هاخادم‌حسینیوهمکارانشتوانستندبافت‌هایی مختلف مانند بخشی از یک ماهیچه یا توموری با عروق خونی داخلش را چاپ کنند. بدن موش‌ها به پیوند این بافت‌های زیستی چاپ‏شده واکنش پس‌زنندگی نشان نداد.

این تنها ابداع جالب توجه خادم‌حسینی و تیمش نبوده است. او در سال 2013 به همراه تیمی از پژوهشگران در بیمارستان زنان و بریگهام آمریکا موفق شد با کمک نوعی زیست‌ چاپگر سه‏بعدی، گامی در مسیر چاپ عروق خونی مصنوعی سازگار با بدن بردارد. در این پژوهش او و همکارانش ابتدا نوعی الگوی فیبری به عنوان قالب رگ‌های خونی چاپ کردند و آن را با لایه‌ای از هیدروژل پوشش دادند تا درون این قالب‌ها با کمک چاپ رشته‌ای نوعی مولکول آگارز- نوعی ماده پلیمری- عروق خونی مصنوعی و حتی شبکه‌ای از عروق بسازند.

دو سال پس از آن بود که خادم‌حسینی مدیریت پژوهشی اشتراکی میان دانشگاه هاروارد،بیمارستان زنان و بریگهام، کلینیک مایو و ام‏آی‏تی را به عهده گرفت تا راهکاری برای جلوگیری از خونریزی‌های غیرقابل کنترل ابداع کنند. نتیجه این پروژه ابداع هیدروژلی بود که می‌توانست با انسداد بخش‌های آسیب‏دیده رگ، از خونریزی‌های شدیدی جلوگیری کند. آزمایش‌های بالینی روی حیوانات نشان داد تزریق این هیدروژل داخل رگ‌های خونی آسیب‌دیده می‌تواند به انسداد رگ‌ها کمک کرده و خونریزی‌های شدید را حتی درافرادی با خون رقیق، مناطقی با شبکه عروقی بسیار پیچیده یا تحت فشار خون غیرمعمول بند آورد. پیش از این نیز این پژوهشگر ایرانی اقدام به ساخت باند‌های هوشمندی کرده بود که برای درمان سوختگی‌های شدید، زخم دیابت و زخم بستر کاربرد دارند. این باند‌های هوشمند با نام STBترکیبی از نوعی هیدروژل نرم و قابل انعطاف و دیسک‌های کوچک از نانو صفحات سیلیسی است که از قابلیت سلول‌های پلاکت برای لخته شدن خون در ترمیم زخم‌ها استفاده می‌کند.

راز موفقیت کجاست؟

خادم حسینی در سال 2017 در مصاحبه‌ای با نشریه نانو ورلد راز خود در حفظ روند موفقیت در پژوهش‌هایش را داشتن گروه خوب توصیف کرد. او گفت: تیمی عالی متشکل از دانشجویان توانمند و نابغه با پس‌زمینه‌ای چندرشته‌ای راز موفقيت من است. قدم بعدی دادن انگیزه به گروه، آموزش دادن و هدایت کردن و ارتباط دادن آنها به متخصصان حوزه‌های مختلف است. در نهایت باید آنها را تشویق کنید تا پروژه‌های خود را ارائه دهند. نتیجه این اقدامات ایجاد دوری مولد از نوآوری و خلاقیت است که به موتور محرک هر لابراتواری تبدیل خواهد شد. خادم حسینی همچنین در توضیح این موضوع که چرا در پژوهش‌هایش همزمان از چندین رشته علمی استفاده می‌کند توضیح داد: زمانی که روی مشکلی پیچیده تحقیق می‌کنید و به دنبال راهکاری نوآورانه هستید، انتخاب دیگری به جز پژوهش‌های چندرشته‌ای ندارید. رویکردهای سنتی که در آنها اتکا روی افرادی با یک تخصص بود دیگر نمی‌توانند پاسخ پرسش‌های پیچیده‌ای که امروز در حوزه مهندسی بافت با آنها مواجه هستیم را بیابند. مهندسی بافت به صورت ذاتی دانشی است که با علوم بسیار دیگری همپوشانی دارد و این به آن معنی است که ما باید فعالانه با دانشمندان دیگر حوزه‌ها همکاری داشته باشیم. در پایان، خادم حسینی ایجاد تحول در زندگی بشر را ماموریت اصلی زندگی خود اعلام کرد: هدف من در زندگی ایجاد تغییر در زندگی بشر است. من هرروز با این هدف زندگی می‌کنم که مواد و فناوری جدیدی را برای بهبود روند درمان بیماران ابداع کنم.


با اتاق تهران همراه شوید

آپارات اتاق تهران
توئیتر اتاق تهران
اینستاگرام اتاق تهران
تلگرام اتاق تهران
پادکست و کتاب صوتی اتاق تهران
استودیوی اتاق تهران

[صفحه چاپ]

ثبت نظر شما:

نام
پست الکترونیکی
تلفن
نظر