Bioprinters este un tip special de imprimantă 3D. Bazate pe ingineria țesuturilor controlată de computer, acestea pot produce țesuturi sau bioarrays. În viitor, ar trebui să fie posibil să se producă organe și ființe vii artificiale cu ajutorul lor.
Ce este un bioprinter?
Bioprinters este un tip special de imprimantă 3D. Bioprinters sunt dispozitive tehnice pentru imprimarea țesuturilor și organelor biologice în trei dimensiuni prin transferarea lor în celule vii. Acest domeniu al imprimării 3D se află încă într-un stadiu experimental și este investigat în principal în studii științifice din universități. Scopul este de a crea posibilitatea de a produce țesuturi și organe de substituție funcționale care pot fi utilizate în tratamentul medical. Cuvântul de activitate către bioprinter se numește bioprintare. Bioprintarea începe cu compoziția de bază a țesutului sau organului țintă. Bioprinterul este utilizat exclusiv într-un mediu de laborator. Imprimanta 3D specială stochează și formează straturi subțiri de celule printr-o imprimare cap ca urmare. Pentru a face acest lucru, cap a bioprinterului se deplasează la stânga, la dreapta, în sus sau în jos. Bioprinters utilizează biocerneală sau protocoale de bioprocesare pentru a construi materiale organice. Aceștia sunt biopolimeri cu celule din organisme vii și hidrogeluri care conțin până la 90% de apă. Proprietatea fluxului trebuie calculată cu precizie. Pe de o parte, masa trebuie să fie suficient de fluid, astfel încât acele seringilor să nu se înfunde și, pe de altă parte, trebuie să fie suficient de solid, astfel încât structura țintei să fie durabilă. Alte utilizări pentru bioprintare includ transplantare, chirurgical terapie, ingineria țesuturilor și chirurgia reconstructivă.
Forme, tipuri și specii
În prezent, bioprinters sunt utilizate foarte sporadic în sectorul comercial. Deoarece bioprintarea se află în stadiul de dezvoltare, speciile mature sau tipurile de bioprintere nu sunt verificate în prezent. Cu toate acestea, în principiu, orice imprimantă 3D poate fi utilizată pentru bioprintare. Pentru a face acest lucru, PVC-ul utilizat în mod obișnuit praf trebuie înlocuit cu celule adecvate. De asemenea, sunt testate procese cu ajutorul cărora este posibil să se dezvolte bioprintere din imprimante cu jet de cerneală normale. Cerințele mari trebuie să fie puse pe cerneala bio. De exemplu, orice substanță care urmează să fie utilizată în scopuri clinice trebuie să îndeplinească specificațiile internaționale stricte. Înainte de a fi utilizate în bioprintare, astfel de substanțe trebuie supuse unor ani de testare.
Structura și modul de funcționare
Modul în care funcționează o bioprinter este foarte similar cu principiul de funcționare al unei imprimante 3D obișnuite. Matrițele sunt construite cu ajutorul unui extruder. Cu toate acestea, fără PVC praf este utilizat, la fel ca în cazul imprimantelor 3D convenționale, dar un gel polimeric, de obicei pe bază de alginat. Bioprintele actuale, care sunt folosite sporadic în practică, produc picături care conțin fiecare între 10,000 și 30,000 de celule individuale. Organizarea acestor celule unice, bazată pe factori de creștere corespunzători, ar trebui să se reunească pentru a forma structuri funcționale de țesut. Bioprinters necesită controlul temperaturii pentru o imprimare precisă. Bioprintele actuale sunt spațial foarte mari și pot avea câțiva metri lățime, lungime și înălțime. Un computer, situat de obicei în afara imprimantei, controlează pistonul seringii. Baza pentru acest lucru sunt datele disponibile digital ale unui model 3D. Bioinkul este împins afară din cele până la opt duze de pulverizare și structura intenționată este construită pe o platformă.
Beneficii medicale și pentru sănătate
În principiu, se așteaptă ca bioprinterele să fie utilizate în trei domenii, în special în viitor: medicină, industria alimentară și biologie sintetică. În medicină, utilizarea bioimprimantelor este concepută și imaginată în subcâmpurile chirurgicale terapie, chirurgie reconstructivă, donarea de organe și transplantare. Mai ales în cazul organelor de către bioprintere, un avantaj major este evident: potrivirea exactă cu corpul destinat transplantare. În acest fel, poate fi întreruptă căutarea unui organ donator adecvat care să se potrivească cu corpul receptor, care este în prezent necesar. În chirurgia reconstructivă, se așteaptă simplificarea și îmbunătățirea. Aici, sunt concepute proceduri în care celulele sunt preluate din diferite părți ale corpului pacientului - cum ar fi urechile, degetele și genunchii. Aceste celule sunt multiplicate într-un laborator. Se adaugă apoi biopolimer. Dintr-o astfel de suspensie, bioprinterul poate, teoretic, construi o grefă. Aceasta este apoi implantată la pacient. Celulele proprii ale corpului degradează apoi biopolimerul în timp. Avantajul ar putea consta în special în faptul că transplantul nu este respins de organism. Mai mult, un astfel de transplant ar putea creşte cu trupul. Motivul acestei proprietăți pozitive este că implantul este legat de sistemul de control al creșterii pacientului. Domeniul cercetării privind utilizarea bio-implanturi în medicină continuă să creşte. În prezent, producția de grefe din cartilaj, cum ar fi a nas, este foarte de conceput. Mai critică este producția de organe ale corpului. În special, numărul capilarelor necesare pentru alimentarea organelor nu este conceput în prezent cu precizia necesară. O altă problemă poate apărea din faptul că în structuri atât de complexe precum organele corpului, diferite celule trebuie să fie coordonate și să comunice între ele pentru a îndeplini diferite funcții. Bioprinters poate fi, de asemenea, utilizat pentru a produce carne în industria alimentară. Primele companii au - conform propriilor declarații - au tipărit deja cu succes astfel de produse. Se spune că acestea sunt atât gustoase, cât și mai puțin costisitoare decât sacrificarea. Cu toate acestea, nicio carne tipărită prin bioprintare nu este în prezent în vânzare.
