A bioprinterek a 3D nyomtatók speciális típusai. A számítógéppel vezérelt szövettechnika alapján szöveteket vagy bio-sugarakat képesek előállítani. A jövőben lehetővé kell tenni szervek és mesterséges élőlények előállítását azok segítségével.
Mi az a bioprinter?
A bioprinterek a 3D nyomtatók speciális típusai. A bioprinterek technikai eszközök biológiai szövetek és szervek három dimenzióban történő kinyomtatására az élő sejtekbe történő átvitel útján. A 3D nyomtatás ezen területe még mindig kísérleti stádiumban van, és főleg az egyetemek tudományos tanulmányaiban vizsgálják. A cél az orvosi kezelés során felhasználható funkcionális helyettesítő szövetek és szervek előállításának lehetőségének megteremtése. A bioprinter tevékenységi szóját bioprintnek nevezzük. A bioprint a célszövet vagy szerv alapvető összetételével kezdődik. A bioprint kizárólag laboratóriumi környezetben használják. A speciális 3D nyomtató vékony cellarétegeket tárol és alkot nyomtatással fej ennek eredményeként. Ehhez a fej a bioprinter balra, jobbra, felfelé vagy lefelé mozog. A bioprinterek biotintát vagy biofeldolgozási protokollt használnak a szerves anyagok felépítéséhez. Ezek biológiai polimerek élő szervezetek sejtjeivel és hidrogélekkel, amelyek legfeljebb 90% víz. Az áramlási tulajdonságokat pontosan meg kell számítani. Egyrészt a tömeg elég folyékonynak kell lennie ahhoz, hogy a fecskendők tűi ne duguljanak el, másrészt pedig kellően szilárdnak kell lennie ahhoz, hogy a célszerkezet tartós legyen. A bioprint további felhasználási területei a következők: átültetés, műtéti terápia, szövettechnika és rekonstruktív műtét.
Formák, típusok és fajok
Jelenleg a biológiai nyomtatókat nagyon szórványosan használják a kereskedelmi szektorban. Mivel a biográfia fejlődési szakaszban van, az érett fajok vagy típusú bioprinterek jelenleg nem ellenőrzöttek. Elvileg azonban bármilyen 3D nyomtató használható bioprinthez. Ehhez a gyakran használt PVC-t por megfelelő cellákkal kell helyettesíteni. Olyan folyamatokat is tesztelnek, amelyekkel normál tintasugaras nyomtatókból bioprintereket lehet fejleszteni. A biotintával szemben magas követelményeket kell támasztani. Például minden olyan anyagnak, amelyet klinikai célokra használnak, meg kell felelnie a szigorú nemzetközi előírásoknak. A biográfiai használat előtt az ilyen anyagokat éveken át tesztelni kell.
Felépítés és működési mód
A bioprinter működése nagyon hasonlít egy közönséges 3D nyomtató működési elvéhez. A formákat extruder segítségével építik fel. PVC azonban nincs por használnak, mint a hagyományos 3D nyomtatók esetében, de általában algináton alapuló polimer gélt. A gyakorlatban szórványosan használt jelenlegi bioprinterek cseppeket hoznak létre, amelyek mindegyike 10,000 30,000 és 3 XNUMX közötti sejtet tartalmaz. Ezeknek az egysejteknek a megfelelő növekedési tényezőkön alapuló szervezete állítólag összeáll a funkcionális szövetstruktúrák kialakításával. A bioprinterek hőmérséklet-szabályozást igényelnek a pontos nyomtatáshoz. A jelenlegi bioprinterek térben nagyon nagyok, szélességük, hosszuk és magasságuk több méter is lehet. A fecskendő dugattyúit általában egy számítógép nyomtatja. Ennek alapja egy XNUMXD modell digitálisan elérhető adatai. A bioinket legfeljebb nyolc permetezőfúvókából kiszorítják, és a tervezett szerkezetet egy emelvényre építik fel.
Orvosi és egészségügyi előnyök
A bioprintereket elviekben elsősorban a jövőben várhatóan három területen fogják használni: az orvostudományban, az élelmiszeriparban és a szintetikus biológiában. Az orvostudományban a bioprinterek használata elképzelhető és elképzelhető a sebészeti részterületeken terápia, rekonstruktív műtét, szervadományozás és átültetés. Különösen a bioprinterekkel rendelkező szervek esetében nyilvánvaló az egyik fő előny: a testhez való pontos illesztés átültetés. Ily módon meg lehet szakítani a befogadó testnek megfelelő, jelenleg még szükséges, megfelelő donorszerv keresését. A rekonstruktív műtétben egyszerűsítés és javulás várható. Itt elképzelhetők olyan eljárások, amelyek során a sejteket a beteg testének különböző részeiből - például fülből, ujjakból és térdekből - veszik. Ezeket a sejteket laboratóriumban szaporítják. Ezután biopolimert adunk hozzá. Egy ilyen szuszpenzióból a bioprinter elméletileg graftot készíthet. Ezt aztán beültetik a betegbe. A test saját sejtjei aztán idővel lebontják a biopolimert. Az előny elsősorban abban rejlik, hogy a szerv nem utasítja el a transzplantációt. Továbbá, egy ilyen transzplantáció képes nő a testtel. Ennek a pozitív tulajdonságnak az az oka, hogy az implantátum kapcsolódik a beteg növekedésszabályozó rendszeréhez. A biológiai anyagok felhasználásának kutatási területeimplantátumok az orvostudományban továbbra is nő. Jelenleg oltványok előállítása porcogó, olyan mint egy orr, nagyon elképzelhető. Kritikusabb a test szerveinek termelése. Különösen a szervek ellátásához szükséges kapillárisok száma jelenleg nem képzelhető el a szükséges pontossággal. Egy másik probléma abból adódhat, hogy olyan összetett struktúrákban, mint a testszervek, a különböző sejteket össze kell hangolni és kommunikálni kell egymással a különböző funkciók ellátása érdekében. A bioprinterek felhasználhatók hús előállítására az élelmiszeriparban is. Az első vállalatok - saját állításaik szerint - már sikeresen kinyomtatták az ilyen termékeket. Ezeket állítólag ízletesek és olcsóbbak, mint a vágás. Bioprinteléssel nyomtatott hús azonban jelenleg nem eladó.
