Bioprinteri su posebna vrsta 3D printera. Na temelju računalno kontroliranog inženjeringa tkiva mogu stvarati tkiva ili biološke nizove. U budućnosti bi uz njih moglo biti moguće proizvoditi organe i umjetna živa bića.
Što je bioprinter?
Bioprinteri su posebna vrsta 3D printera. Bioprinteri su tehnički uređaji za ispis bioloških tkiva i organa u tri dimenzije njihovim prijenosom u žive stanice. Ovo je područje 3D ispisa još uvijek u eksperimentalnoj fazi i uglavnom se istražuje u znanstvenim studijama na sveučilištima. Cilj je stvoriti mogućnost proizvodnje funkcionalnih nadomjesnih tkiva i organa koji se mogu koristiti u medicinskom liječenju. Riječ aktivnosti za bioprinter naziva se bioprinting. Biootisak započinje osnovnim sastavom ciljnog tkiva ili organa. Bioprinter se koristi isključivo u laboratorijskom okruženju. Posebni 3D pisač pohranjuje i oblikuje tanke slojeve stanica putem ispisa glava kao rezultat. Da biste to učinili, glava bioprintera pomiče se lijevo, desno, gore ili dolje. Bioprinteri koriste bio tintu ili protokole za bioprocesiranje za izradu organskih materijala. To su biopolimeri sa stanicama živih organizama i hidrogelovima koji sadrže do 90% voda. Svojstvo protoka mora se precizno izračunati. S jedne strane, masa mora biti dovoljno tekućina da se iglice šprica ne začepe, a s druge strane mora biti dovoljno čvrsta da struktura meta bude trajna. Ostale namjene bioprinta uključuju transplantacija, kirurški terapija, tkivni inženjering i rekonstruktivna kirurgija.
Oblici, vrste i vrste
Trenutno se bioprinteri vrlo sporadično koriste u komercijalnom sektoru. Budući da je biootisak u razvojnoj fazi, zrele vrste ili tipovi bioprintera trenutno nisu provjereni. U principu, međutim, bilo koji 3D printer može se koristiti za bioprint. Da biste to učinili, najčešće korišteni PVC prah mora se zamijeniti odgovarajućim stanicama. Također se ispituju procesi pomoću kojih je moguće razviti bioprintere iz normalnih inkjet pisača. Na bio-tintu moraju se postavljati visoki zahtjevi. Na primjer, svaka tvar koja se koristi u kliničke svrhe mora udovoljavati strogim međunarodnim specifikacijama. Prije upotrebe u biotisku, takve tvari moraju proći godine ispitivanja.
Struktura i način rada
Način rada bioprintera vrlo je sličan principu rada običnog 3D pisača. Kalupi se grade pomoću ekstrudera. Međutim, bez PVC-a prah koristi se, kao što je slučaj s konvencionalnim 3D printerima, ali polimerni gel, obično na bazi alginata. Trenutni bioprinteri, koji se u praksi koriste sporadično, stvaraju kapljice koje sadrže između 10,000 30,000 i 3 XNUMX pojedinačnih stanica. Organizacija ovih pojedinačnih stanica, temeljena na odgovarajućim čimbenicima rasta, trebala bi se spojiti da bi stvorila funkcionalne strukture tkiva. Bioprinteri zahtijevaju kontrolu temperature za točan ispis. Trenutni bioprinteri su prostorno vrlo veliki i mogu biti nekoliko metara u širinu, duljinu i visinu. Klipom štrcaljke upravlja računalo, obično smješteno izvan pisača. Temelj za to su digitalno dostupni podaci XNUMXD modela. Bioink se izbacuje iz do osam mlaznica za raspršivanje i predviđena struktura izgrađuje se na platformi.
Medicinske i zdravstvene prednosti
U principu se očekuje da će se bioprinteri u budućnosti upotrebljavati u tri područja: medicini, prehrambenoj industriji i sintetskoj biologiji. U medicini je zamišljena i predviđena uporaba bioprintera u kirurškim podpoljima terapija, rekonstruktivna kirurgija, doniranje organa i transplantacija. Naročito je u slučaju organa od strane bioprintera očigledna jedna velika prednost: točno podudaranje s tijelom kojem je namijenjeno transplantacija. Na taj se način može prekinuti potraga za prikladnim donatorskim organom koji odgovara tijelu primatelju, što je trenutno još uvijek potrebno. U rekonstruktivnoj kirurgiji očekuju se pojednostavljenje i poboljšanje. Ovdje su zamislivi postupci u kojima se uzimaju stanice iz različitih dijelova pacijentovog tijela - poput ušiju, prstiju i koljena. Te se stanice množe u laboratoriju. Zatim se dodaje biopolimer. Od takve suspenzije bioprinter može, u teoriji, sagraditi presadnicu. To se zatim implantira pacijentu. Stanice vlastitog tijela tada s vremenom razgrađuju biopolimer. Prednost bi mogla ležati osobito u činjenici da tijelo ne odbija transplantaciju. Nadalje, takva transplantacija bi mogla rasti s tijelom. Razlog ovom pozitivnom svojstvu je taj što je implantat povezan sa sustavom kontrole rasta pacijenta. Područje istraživanja korištenja bio-implantati u medicini nastavlja rasti. Trenutno je proizvodnja kalemova iz hrskavica, kao što je a nos, vrlo je zamislivo. Kritičnije je stvaranje tjelesnih organa. Konkretno, broj kapilara potrebnih za opskrbu organa trenutno nije zamisliv s potrebnom preciznošću. Drugi problem može nastati iz činjenice da se u tako složenim strukturama kao što su tjelesni organi, različite stanice moraju koordinirati i međusobno komunicirati kako bi obavljale različite funkcije. Bioprinteri se također mogu koristiti za proizvodnju mesa u prehrambenoj industriji. Prve tvrtke su - prema vlastitim izjavama - već uspješno tiskale takve proizvode. Govori se da su i ukusna i jeftinija od klanja. Međutim, trenutno nije na prodaju meso tiskano biotiskom.
