Bioprinty sú špeciálnym typom 3D tlačiarní. Na základe počítačom riadeného tkanivového inžinierstva môžu produkovať tkanivá alebo biopole. V budúcnosti by malo byť možné s ich pomocou vyrábať orgány a umelé živé bytosti.
Čo je to biotlačiareň?
Bioprinty sú špeciálnym typom 3D tlačiarní. Bioprintery sú technické zariadenia na tlač biologických tkanív a orgánov v troch rozmeroch ich prenosom do živých buniek. Táto oblasť 3D tlače je stále v experimentálnej fáze a skúma ju hlavne vedecké štúdie na univerzitách. Cieľom je vytvoriť možnosť výroby funkčných náhradných tkanív a orgánov, ktoré by sa mohli použiť pri liečbe. Slovo aktivity pre biotlačiareň sa nazýva bioprinting. Bioprotlač začína základným zložením cieľového tkaniva alebo orgánu. Biotlačiareň sa používa výhradne v laboratórnom prostredí. Špeciálna 3D tlačiareň ukladá a formuje tenké vrstvy buniek pomocou tlače hlava ako výsledok. Ak to chcete urobiť, hlava biotlačiarne sa pohybuje vľavo, vpravo, hore alebo dole. Biologické tlačiarne používajú na výrobu organických materiálov protokoly o biologickom atramente alebo biologickom spracovaní. Jedná sa o biopolyméry s bunkami živých organizmov a hydrogély obsahujúce až 90% voda. Vlastnosť toku musí byť presne vypočítaná. Na jednej strane hmota musí byť dostatočne tekuté, aby sa ihly injekčných striekačiek nezanášali, a na druhej strane musí byť dostatočne pevné, aby bola cieľová štruktúra odolná. Medzi ďalšie použitia biologickej tlače patrí transplantácia, chirurgické terapie, tkanivové inžinierstvo a rekonštrukčná chirurgia.
Formy, typy a druhy
V súčasnosti sa biotlačiarne v obchodnom sektore využívajú veľmi sporadicky. Pretože je biotlač vo vývojovom štádiu, zrelé druhy alebo typy biotlačiarní nie sú v súčasnosti overené. V zásade však na biotlač môže byť použitá akákoľvek 3D tlačiareň. K tomu je bežne používané PVC prášok musí byť nahradený príslušnými bunkami. Testujú sa tiež procesy, pomocou ktorých je možné vyvíjať biotlačiarne z bežných atramentových tlačiarní. Na biologický atrament musia byť kladené vysoké nároky. Napríklad akákoľvek látka, ktorá sa má použiť na klinické účely, musí spĺňať prísne medzinárodné špecifikácie. Predtým, ako sa tieto látky použijú na biologickú tlač, musia prejsť rokmi testovania.
Štruktúra a režim činnosti
Spôsob fungovania biotlačiarne je veľmi podobný princípu fungovania bežnej 3D tlačiarne. Formy sa vytvárajú pomocou extrudéra. Avšak žiadne PVC prášok sa používa, ako je to v prípade bežných 3D tlačiarní, ale polymérny gél, obvykle na báze alginátu. Súčasné biotlačiarne, ktoré sa v praxi používajú sporadicky, vytvárajú kvapôčky, z ktorých každá obsahuje 10,000 30,000 až 3 XNUMX jednotlivých buniek. Organizácia týchto jednotlivých buniek založená na vhodných rastových faktoroch sa má spojiť a vytvoriť funkčné tkanivové štruktúry. Bioprinty vyžadujú pre presnú tlač reguláciu teploty. Súčasné biotlačiarne sú priestorovo veľmi veľké a môžu mať šírku, dĺžku a výšku niekoľko metrov. Piest injekčnej striekačky riadi počítač, ktorý je zvyčajne umiestnený mimo tlačiarne. Základom sú digitálne dostupné údaje XNUMXD modelu. Bioink je vytlačený z až ôsmich rozprašovacích dýz a zamýšľaná štruktúra je postavená na platforme.
Lekárske a zdravotné výhody
V zásade sa predpokladá, že sa biotlačiarne budú v budúcnosti využívať najmä v troch oblastiach: medicína, potravinársky priemysel a syntetická biológia. V medicíne je použitie biotlačiarní mysliteľné a predpokladá sa v oblastiach chirurgického terapie, rekonštrukčná chirurgia, darcovstvo orgánov a transplantácia. Najmä v prípade orgánov biotlačiarní je zrejmá jedna veľká výhoda: presná zhoda s určeným orgánom transplantácia. Týmto spôsobom je možné prerušiť hľadanie vhodného darcovského orgánu zodpovedajúceho prijímajúcemu orgánu, ktoré je v súčasnosti stále potrebné. Pri rekonštrukčnej chirurgii sa očakáva zjednodušenie a zlepšenie. Tu si možno predstaviť postupy, pri ktorých sa bunky odoberajú z rôznych častí tela pacienta - ako sú uši, prsty a kolená. Tieto bunky sa množia v laboratóriu. Potom sa pridá biopolymér. Z takejto suspenzie môže biotlačiareň teoreticky vytvoriť štep. Toto sa potom implantuje do pacienta. Vlastné bunky tela potom časom degradujú biopolymér. Výhoda by mohla spočívať najmä v skutočnosti, že transplantát nie je odmietnutý telom. Ďalej by takáto transplantácia mohla rast s telom. Dôvod tejto pozitívnej vlastnosti je ten, že implantát je prepojený so systémom riadenia rastu pacienta. Oblasť výskumu využívania biologickýchimplantáty v medicíne pokračuje rast. V tejto chvíli výroba štepov z chrupavka, ako napríklad nos, je veľmi možné. Dôležitejšia je produkcia telesných orgánov. Konkrétne počet kapilár potrebných na dodanie orgánov nie je v súčasnosti predstaviteľný s potrebnou presnosťou. Ďalší problém môže vzniknúť zo skutočnosti, že v tak zložitých štruktúrach, ako sú orgány tela, musia byť rôzne bunky koordinované a navzájom musia komunikovať, aby mohli vykonávať rôzne funkcie. Biologické tlačiarne sa dajú použiť aj na výrobu mäsa v potravinárskom priemysle. Prvé spoločnosti už - podľa vlastných vyjadrení - takéto výrobky úspešne tlačili. Hovorí sa o nich, že sú jednak chutné, jednak menej nákladné ako zabíjanie. V súčasnosti však nie je v predaji žiadne mäso tlačené biotlačou.
