Bioprinteri ir īpašs 3D printeru veids. Balstoties uz datoru kontrolētu audu inženieriju, viņi var ražot audus vai biocentras. Nākotnē ar to palīdzību vajadzētu būt iespējai ražot orgānus un mākslīgas dzīvas būtnes.
Kas ir bioprinters?
Bioprinteri ir īpašs 3D printeru veids. Bioprinteri ir tehniskas ierīces bioloģisko audu un orgānu drukāšanai trīs dimensijās, pārnesot tos dzīvās šūnās. Šī 3D drukāšanas joma joprojām ir eksperimentālā stadijā un galvenokārt tiek pētīta zinātniskajos pētījumos universitātēs. Mērķis ir radīt iespēju ražot funkcionālus aizstājējaudus un orgānus, kurus var izmantot ārstēšanā. Darbības vārdu bioprinterim sauc par bioprintingu. Bioprintēšana sākas ar mērķa audu vai orgānu pamatsastāvu. Bioprinteris tiek izmantots tikai laboratorijas vidē. Īpašais 3D printeris, izmantojot izdruku, glabā un veido plānus šūnu slāņus vadītājs rezultātā. Lai to izdarītu, vadītājs bioprinteris pārvietojas pa kreisi, pa labi, uz augšu vai uz leju. Bioprinteri izmanto bioloģisko tinti vai bioloģiskās apstrādes protokolus organisko materiālu veidošanai. Tie ir biopolimēri ar dzīvo organismu šūnām un hidrogēliem, kas satur līdz 90% ūdens. Plūsmas īpašība ir precīzi jāaprēķina. No vienas puses masa tai jābūt pietiekami šķidrai, lai šļirču adatas neaizsprostotu, un, no otras puses, tām jābūt pietiekami cietām, lai mērķa struktūra būtu izturīga. Citi bioprintēšanas veidi ir transplantācija, ķirurģiska terapija, audu inženierija un rekonstruktīvā ķirurģija.
Veidi, veidi un sugas
Pašlaik bioprinteri komerciālā nozarē tiek izmantoti ļoti reti. Tā kā bioprintēšana ir attīstības stadijā, nobriedušas bioprinteru sugas vai veidi pašlaik nav pārbaudīti. Tomēr bioprintēšanai var izmantot jebkuru 3D printeri. Lai to izdarītu, parasti izmanto PVC pulveris jāaizstāj ar atbilstošām šūnām. Tiek pārbaudīti arī procesi, ar kuriem ir iespējams izstrādāt bioprinterus no parastajiem tintes printeriem. Bio-tintei jānosaka augstas prasības. Piemēram, jebkurai vielai, kas paredzēta klīniskiem mērķiem, jāatbilst stingrām starptautiskām specifikācijām. Pirms to izmantošanas bioprintēšanai, šādas vielas jāpārbauda vairākus gadus.
Struktūra un darbības režīms
Bioprintera darbības veids ir ļoti līdzīgs parastā 3D printera darbības principam. Veidnes tiek veidotas ar ekstrūdera palīdzību. Tomēr nav PVC pulveris tiek izmantots, kā tas ir parasto 3D printeru gadījumā, bet polimēra želeja, kuras pamatā parasti ir algināts. Pašreizējie bioprinteri, kurus praksē lieto sporādiski, rada pilienus, kuros katrā ir no 10,000 30,000 līdz 3 XNUMX atsevišķu šūnu. Paredzams, ka šo atsevišķo šūnu organizācija, pamatojoties uz piemērotiem augšanas faktoriem, apvienosies, veidojot funkcionālas audu struktūras. Bioprinteri precīzai drukāšanai prasa temperatūras kontroli. Pašreizējie bioprinteri ir telpiski ļoti lieli, un to platums, garums un augstums var būt vairāki metri. Dators, kas parasti atrodas ārpus printera, kontrolē šļirces virzuļus. Pamats tam ir digitāli pieejamie XNUMXD modeļa dati. Bioink tiek izstumts no astoņām izsmidzināšanas sprauslām, un paredzētā konstrukcija ir izveidota uz platformas.
Medicīniskās un veselības priekšrocības
Sagaidāms, ka bioprinterus nākotnē galvenokārt izmantos trīs jomās: medicīnā, pārtikas rūpniecībā un sintētiskajā bioloģijā. Medicīnā bioprinteru izmantošana ir iedomājama un paredzēta ķirurģijas apakšnozarēs terapija, rekonstruktīvā ķirurģija, orgānu ziedošana un transplantācija. Īpaši attiecībā uz orgāniem ar bioprinteriem ir acīmredzama viena galvenā priekšrocība: precīza atbilstība paredzētajam ķermenim transplantācija. Tādā veidā var pārtraukt piemērota donora orgāna meklēšanu, kas atbilst saņēmējai ķermenim, kas pašlaik joprojām ir nepieciešams. Rekonstruktīvajā ķirurģijā ir paredzama vienkāršošana un uzlabošana. Šeit ir iespējamas procedūras, kurās šūnas tiek ņemtas no dažādām pacienta ķermeņa daļām, piemēram, ausīm, pirkstiem un ceļgaliem. Šīs šūnas tiek pavairotas laboratorijā. Tad pievieno biopolimēru. No šādas suspensijas bioprinteris teorētiski var izveidot transplantātu. Pēc tam tas tiek implantēts pacientam. Pēc tam paša ķermeņa šūnas laika gaitā noārda biopolimēru. Priekšrocība jo īpaši varētu būt saistīta ar faktu, ka ķermenis neatstāj transplantātu. Turklāt šāda transplantācija varētu augt ar ķermeni. Šīs pozitīvās īpašības iemesls ir tas, ka implants ir saistīts ar pacienta augšanas kontroles sistēmu. Bioekonomikas izmantošanas pētījumu jomaimplanti medicīnā turpina augt. Šobrīd potzaru ražošana no skrimslis, piemēram, a deguns, ir ļoti iedomājama. Kritiskāka ir ķermeņa orgānu ražošana. Jo īpaši orgānu apgādei nepieciešamo kapilāru skaits pašlaik nav iedomājams ar nepieciešamo precizitāti. Vēl viena problēma var rasties no tā, ka tik sarežģītās struktūrās kā ķermeņa orgāni, lai veiktu dažādas funkcijas, dažādām šūnām jābūt koordinētām un savstarpēji jāsazinās. Bioprinteri var izmantot arī gaļas ražošanai pārtikas rūpniecībā. Pirmie uzņēmumi - pēc viņu pašu paziņojumiem - jau ir veiksmīgi drukājuši šādus izstrādājumus. Tiek teikts, ka tie ir gan garšīgi, gan lētāki nekā kaušana. Tomēr pašlaik netiek pārdota gaļa, kas iespiesta ar bioprintingu.
