Bioprinter

Bioprinter su posebna vrsta 3D pisača. Na temelju računalno kontroliranog inženjerstva tkiva mogu proizvesti tkiva ili bioarra. U budućnosti bi trebalo omogućiti njihovu proizvodnju organa i umjetnih živih bića.

Što je bioprinter?

Bioprinteri su tehnički uređaji za trodimenzionalno tiskanje bioloških tkiva i organa prenoseći ih u žive stanice. To područje 3D ispisa još je u eksperimentalnoj fazi i uglavnom se istražuje u znanstvenim studijama na sveučilištima. Cilj je stvoriti mogućnost stvaranja funkcionalnog zamjenskog tkiva i organa koji se mogu koristiti u liječenju.

Izraz koji se koristi za bioprinter naziva se bioprint. Biootisak započinje osnovnim sastavom ciljnog tkiva ili ciljnog organa. Bioprinter se koristi samo u laboratorijskim uvjetima. Posebni 3D pisač pohranjuje i oblikuje tanke slojeve ćelija putem glave za ispis. Da biste to učinili, glava bioprintera pomiče se lijevo, desno, gore ili dolje.

Bioprinteri koriste bio-tintu ili zapise biološkog procesa za izgradnju organskih materijala. To su biopolimeri sa stanicama živih bića i hidrogeli s do 90% vode. Svojstvo protoka mora se točno izračunati. S jedne strane, masa mora biti dovoljno tekuća da se kanelu špriceva ne začepe, a s druge strane mora biti dovoljno čvrsta da bi struktura meta bila trajna.

Ostale uporabe za biootisak uključuju transplantacije, kiruršku terapiju, inženjering tkiva i rekonstruktivnu kirurgiju.

Oblici, vrste i vrste

Trenutačno se bioprinteri koriste vrlo sporadično u komercijalnom sektoru. Budući da je biootisak u fazi razvoja, zreli tipovi ili vrste bioprintera trenutno se ne provjeravaju. U principu, bilo koji 3D pisač može se koristiti za biotisak. U tu svrhu se PVC prah koji se obično koristi mora zamijeniti odgovarajućim ćelijama. Ispituju se i metode pomoću kojih je moguće razviti bioprintere iz normalnih inkjet pisača.

Bio-tinta mora zadovoljiti visoke zahtjeve. Na primjer, svaka tvar koja se upotrebljava u kliničke svrhe mora ispunjavati stroge međunarodne zahtjeve. Prije nego što se mogu upotrijebiti u biotiskanju, takve se tvari moraju podvrgnuti godinama testiranja.

Struktura i funkcionalnost

Djelovanje bioprintera vrlo je slično principu funkcionalnosti običnog 3D pisača. Kalupi se grade pomoću ekstrudera. Međutim, ne koristi se PVC prah, kao što je to slučaj s konvencionalnim 3D pisačima, već polimerni gel, koji se obično temelji na alginatu.

Trenutni bioprinteri, koji se povremeno koriste u praksi, stvaraju kapljice koje u svakom sadržavaju između 10 000 i 30 000 pojedinih stanica. Organizacija ovih pojedinačnih stanica trebala bi se okupiti kako bi tvorile funkcionalne strukture tkiva na temelju odgovarajućih faktora rasta.

Bioprinteri zahtijevaju kontrolu temperature za točno tiskanje. Trenutni bioprinteri su prostorno vrlo veliki i mogu biti širine, duljine i visine nekoliko metara. Klipima špriceva upravlja se putem računala koje se obično nalazi izvan pisača. Osnova za to su digitalno dostupni podaci 3D modela. Bio-tinta se istiskuje do osam mlaznica za raspršivanje, a predviđena struktura je ugrađena na platformu.

Medicinske i zdravstvene beneficije

U osnovi, bioprinteri se trebaju posebno koristiti u tri područja: u medicini, prehrambenoj industriji i u sintetskoj biologiji. U medicini je uporaba bioprintera u pod-područjima kirurške terapije, rekonstruktivne kirurgije, darivanja organa i transplantacija moguća je i planirana.Glavna prednost je očita, posebno kod organa iz bioprintera: točna koordinacija s tijelom namijenjenim za transplantaciju. Na taj se način može zaustaviti potraga za prikladnim organom davateljem koji je prikladan za prijemno tijelo.

U rekonstruktivnoj kirurgiji očekuju se pojednostavljenje i poboljšanje. Ovdje su mogući postupci u kojima se pacijentu uzimaju stanice iz različitih dijelova tijela - poput ušiju, prstiju i koljena. Ove se stanice razmnožavaju u laboratoriju. Zatim se dodaje biopolimer. Bioprinter teoretski može izgraditi transplantat iz takve suspenzije. To se koristi za pacijenta. Tada vlastite stanice tijela razgrađuju biopolimer s vremenom. Posebna prednost mogla bi biti u tome što tijelo ne odbaci transplantaciju. Nadalje, takva bi transplantacija mogla rasti s tijelom. Razlog ovog pozitivnog svojstva je taj što je implantat povezan s pacijentovom kontrolom rasta.

Područje istraživanja uporabe bioprintera u medicini i dalje raste. U ovom trenutku, izrada grafta iz hrskavice, poput nosa, vrlo je zamisliva. Proizvodnja tjelesnih organa promatra se kritički. Posebno, broj kapilara potrebnih za opskrbu organa trenutačno se ne može zamisliti sa potrebnom točnošću. Drugi problem može nastati iz činjenice da u tako složenim strukturama kao što su tjelesni organi, različite stanice moraju biti koordinirane i međusobno komunicirati kako bi mogle ispunjavati različite funkcije.

Bioprinteri se također mogu koristiti za proizvodnju mesa u prehrambenoj industriji. Prema vlastitim izjavama, prve su tvrtke već uspješno ispisale takve proizvode. Oni bi trebali biti ukusniji i jeftiniji od klanja. Međutim, trenutno nije dostupno meso tiskano biootiskom u trgovinama.