Біопринтер

Біопринтер є особливим типом 3D-принтера. На основі комп'ютерної інженерії тканин вони можуть виробляти тканини або біомаси. Надалі з їх допомогою слід створити органи та штучні живі істоти.

Що таке біопринтер?

Біопринтери - це технічні пристрої для тривимірного друку біологічних тканин і органів шляхом перенесення їх у живі клітини. Ця сфера 3D-друку все ще знаходиться на експериментальній стадії і в основному досліджується в наукових дослідженнях в університетах. Метою є створення можливості вироблення функціональної замісної тканини та органів, які можуть бути використані при лікуванні.

Термін, що використовується для опису біопринтера, називається біодруком. Біодрук починається з основного складу тканини або органа-мішені. Біопринтер використовується тільки в лабораторних умовах. Спеціальний 3D-принтер зберігає та утворює тонкі шари комірок через друкуючу голівку. Для цього голова біопринтера рухається вліво, вправо, вгору або вниз.

Біопринтери використовують біо-чорнило або журнали біологічних процесів для створення органічних матеріалів. Це біополімери з клітинами живих істот і гідрогель з водою до 90%. Властивість потоку має бути розрахована точно. З одного боку, маса повинна бути достатньо рідкою, щоб канюлі шприців не засмічувалися, а з іншого - вона повинна бути досить міцною, щоб структура мішені була міцною.

Інші способи використання біодруку включають трансплантацію, хірургічну терапію, інженерію тканин та реконструктивну хірургію.

Форми, типи та типи

На даний момент біопринтери використовуються лише комерційно в комерційному секторі. Оскільки біодрук знаходиться на стадії розробки, зрілі типи або типи біопринтів на даний момент не перевіряються. Однак, в принципі, для біодруку можна використовувати будь-який 3D-принтер. Для цього порошок ПВХ, який зазвичай використовується, повинен бути замінений відповідними осередками. Також випробовуються методи, за допомогою яких можна розробити біопринтери із звичайних струменевих принтерів.

Біо-чорнило повинно відповідати високим вимогам. Наприклад, кожна речовина, яка повинна бути використана в клінічних цілях, повинна відповідати суворим міжнародним вимогам. Такі речовини повинні пройти багаторічні випробування, перш ніж їх можна буде використовувати в біодруку.

Структура та функціональність

Функціонування біопринтеру дуже схоже на функціональний принцип звичайного 3D-принтера. Форми нарощуються за допомогою екструдера. Однак не використовується порошок ПВХ, як це стосується звичайних 3D-принтерів, а полімерний гель, як правило, на основі альгінату.

Поточні біопринтери, які періодично використовуються на практиці, виробляють краплі, кожне з яких містить від 10 000 до 30 000 окремих клітин. Організація цих окремих клітин повинна об'єднуватися, щоб утворювати функціональні тканинні структури на основі відповідних факторів росту.

Для точного друку біопринтери потребують контролю температури. Нинішні біопринтери просторово дуже великі і можуть становити кілька метрів у ширину, довжину та висоту. Плунжерами шприців керують за допомогою комп'ютера, який зазвичай розташований поза принтером. Основою для цього є цифрово доступні дані 3D-моделі. Біо-чорнило видавлюється до восьми розпилювальних форсунок, а призначена конструкція будується на платформі.

Медичні та переваги для здоров'я

В основному, біопринтери потрібно використовувати в трьох сферах: в медицині, харчовій промисловості та в синтетичній біології. У медицині використання біопринтів у підгалузях хірургічної терапії, реконструктивної хірургії, донорства органів та трансплантацій можливо і планується.Основна перевага очевидна, особливо з органами біопринтів: точна адаптація до організму, призначеного для трансплантації. Таким чином можна зупинити пошук відповідного донорського органу, який підходить для приймаючого органу.

У реконструктивній хірургії очікується спрощення та вдосконалення. Тут можливі процедури, в яких клітини відбирають у пацієнта з різних частин тіла - таких як вуха, пальці та коліна. Ці клітини розмножуються в лабораторії. Потім додають біополімер. Біопринтер теоретично може побудувати трансплантат з такої суспензії. Це використовується для пацієнта. Потім власні клітини організму з часом руйнують біополімер. Особливою перевагою може бути те, що організм не відкидає трансплантацію. Крім того, така трансплантація може рости разом з організмом. Причиною цієї позитивної властивості є те, що імплантат пов'язаний з контролем росту пацієнта.

Сфера досліджень використання біопринтів у медицині продовжує зростати. На даний момент зробити трансплантати з хряща, як ніс, дуже мислимо. Виробництво органів тіла сприймається більш критично. Зокрема, кількість капілярів, необхідних для постачання органів, наразі неможливо уявити з необхідною точністю. Інша проблема може виникнути через те, що в таких складних структурах, як органи тіла, різні клітини повинні бути узгоджені і спілкуватися між собою, щоб мати можливість виконувати різні функції.

Біопринтери також можуть використовуватися для виробництва м'яса в харчовій промисловості. За власними заявами, перші компанії вже успішно надрукували таку продукцію. Вони повинні бути смачнішими і менш дорогими, ніж забій. Однак наразі жодне м'ясо, друковане методом біодруку, немає в магазинах.