Bioprinteriai yra specialus 3D spausdintuvų tipas. Remdamiesi kompiuteriu valdoma audinių inžinerija, jie gali gaminti audinius arba biologinius spindulius. Ateityje jų pagalba turėtų būti įmanoma gaminti organus ir dirbtines būtybes.
Kas yra bioprinteris?
Bioprinteriai yra specialus 3D spausdintuvų tipas. Bioprinteriai yra techniniai prietaisai, skirti spausdinti biologinius audinius ir organus trimis aspektais, perkeliant juos į gyvas ląsteles. Ši 3D spausdinimo sritis vis dar yra eksperimentinio etapo ir daugiausia tiriama mokslinėse studijose universitetuose. Tikslas yra sukurti galimybę gaminti funkcinius pakaitinius audinius ir organus, kurie gali būti naudojami gydant. Bioprinterio veiklos žodis vadinamas bioprintingu. Biopiešimas pradedamas nuo pagrindinės tikslinio audinio ar organo sudėties. Bioprinteris naudojamas tik laboratorijos aplinkoje. Specialus 3D spausdintuvas spausdina ir kaupia plonus ląstelių sluoksnius vadovas kaip rezultatas. Norėdami tai padaryti, vadovas bioprinterio juda kairėn, dešinėn, aukštyn arba žemyn. Biologiniai spausdintuvai naudoja biologinį rašalą arba biologinio apdorojimo protokolus organinėms medžiagoms kurti. Tai yra biopolimerai su gyvų organizmų ląstelėmis ir hidrogeliais, kuriuose yra iki 90 proc. vanduo. Srauto savybė turi būti tiksliai apskaičiuota. Viena vertus, masė turi būti pakankamai skystas, kad neužkimštų švirkštų adatos, kita vertus, jis turi būti pakankamai tvirtas, kad taikinio struktūra būtų patvari. Kiti biografinio spausdinimo būdai yra transplantacija, chirurginis terapija, audinių inžinerija ir rekonstrukcinė chirurgija.
Formos, tipai ir rūšys
Šiuo metu bioprinteriai komerciniame sektoriuje naudojami labai retai. Kadangi biologinis spausdinimas yra vystymosi stadijoje, šiuo metu nėra patikrintos brandžios bioprinterių rūšys ar rūšys. Tačiau iš esmės biografiniam spausdinimui gali būti naudojamas bet koks 3D spausdintuvas. Norėdami tai padaryti, dažniausiai naudojamas PVC milteliai reikia pakeisti atitinkamomis ląstelėmis. Taip pat bandomi procesai, kuriais galima sukurti bioprinterius iš įprastų rašalinių spausdintuvų. Biologiniam rašalui turi būti keliami dideli reikalavimai. Pavyzdžiui, bet kuri medžiaga, kuri bus naudojama klinikiniais tikslais, turi atitikti griežtas tarptautines specifikacijas. Prieš naudojant tokias medžiagas, reikia atlikti daugelį metų bandymus.
Struktūra ir veikimo būdas
Bioprinterio veikimo būdas yra labai panašus į įprasto 3D spausdintuvo veikimo principą. Formos sukonstruojamos naudojant ekstruderį. Tačiau nėra PVC milteliai naudojamas kaip ir įprasti 3D spausdintuvai, tačiau polimerinis gelis, dažniausiai pagrįstas alginatu. Dabartiniai bioprinteriai, kurie praktikoje naudojami retai, gamina lašelius, kurių kiekvienoje yra nuo 10,000 30,000 iki 3 XNUMX atskirų ląstelių. Manoma, kad šių atskirų ląstelių organizacija, pagrįsta tinkamais augimo veiksniais, susiformuos funkcinėms audinių struktūroms. Bioprinteriams reikalinga temperatūros kontrolė, kad būtų galima tiksliai spausdinti. Dabartiniai bioprinteriai yra labai dideli erdvėje ir gali būti kelių metrų pločio, ilgio ir aukščio. Švirkšto stūmoklius valdo kompiuteris, paprastai esantis už spausdintuvo. To pagrindas yra skaitmeniniu būdu prieinami XNUMXD modelio duomenys. Bioinkas išstumiamas iš aštuonių purškimo purkštukų ir numatyta konstrukcija pastatoma ant platformos.
Medicinos ir sveikatos nauda
Iš esmės tikimasi, kad ateityje bioprinteriai bus naudojami trijose srityse: medicinoje, maisto pramonėje ir sintetinėje biologijoje. Medicinoje galima įsivaizduoti ir įsivaizduoti bioprinterius chirurgijos srityje terapija, rekonstrukcinė chirurgija, organų donorystė ir transplantacija. Ypač bioprinterių organų atveju akivaizdus vienas pagrindinis pranašumas: tikslus atitikimas numatytam kūnui transplantacija. Tokiu būdu galima nutraukti tinkamo donoro organo, atitinkančio gaunantį kūną, paiešką, kuri šiuo metu vis dar yra būtina. Rekonstrukcinės chirurgijos metu tikimasi supaprastinimo ir patobulinimo. Čia yra galimos procedūros, kai ląstelės paimamos iš įvairių paciento kūno dalių, tokių kaip ausys, pirštai ir keliai. Šios ląstelės dauginamos laboratorijoje. Tada pridedamas biopolimeras. Iš tokios suspensijos biologinis spausdintuvas teoriškai gali sukurti transplantatą. Po to tai implantuojama pacientui. Tuomet pačios kūno ląstelės laikui bėgant skaido biopolimerą. Privalumas galėtų slypėti tame, kad organizmas neatmeta transplantacijos. Be to, tokia transplantacija galėtų augti su kūnu. Šios teigiamos savybės priežastis yra ta, kad implantas yra susietas su paciento augimo kontrolės sistema. Biologinių medžiagų naudojimo tyrimų sritisimplantai medicinoje ir toliau augti. Šiuo metu skiepų gamyba iš kremzlė, pavyzdžiui, a nosis, yra labai įmanoma. Kritiškesnė yra kūno organų gamyba. Visų pirma, kapiliarų, reikalingų organams aprūpinti, skaičius šiuo metu neįsivaizduojamas reikiamu tikslumu. Kita problema gali kilti dėl to, kad tokiose sudėtingose struktūrose kaip kūno organai, norint atlikti skirtingas funkcijas, skirtingos ląstelės turi būti koordinuojamos ir tarpusavyje bendrauja. Bioprinteriai taip pat gali būti naudojami mėsos gamybai maisto pramonėje. Pirmosios įmonės, pasak jų pačių teiginių, jau sėkmingai spausdino tokius gaminius. Teigiama, kad tai skanu ir pigiau nei skerdimas. Tačiau šiuo metu nėra parduodama mėsa, atspausdinta bioprintingu.
