Bioprinter

Bioprinter sunt un tip special de imprimantă 3D. Pe baza tehnologiei de țesut controlate de computer, pot produce țesuturi sau bioarburi. În viitor, ar trebui să fie posibil cu ajutorul lor să producă organe și ființe vii artificiale.

Ce este un bioprinter?

Bioprinterii sunt dispozitive tehnice pentru imprimarea tridimensională a țesuturilor și organelor biologice prin transferul acestora în celulele vii. Această zonă de imprimare 3D se află încă într-un stadiu experimental și este în principal investigată în studii științifice din universități. Scopul este de a crea posibilitatea producerii de țesut și organe de înlocuire funcționale care pot fi utilizate în tratamentul medical.

Termenul folosit pentru bioprinter se numește bioprinting. Bioprinting-ul începe cu compoziția de bază a țesutului țintă sau a organului țintă. Bioprinterul este utilizat doar într-un mediu de laborator. Prin urmare, imprimanta 3D specială stochează și formează straturi subțiri de celule printr-un cap de imprimare. Pentru a face acest lucru, capul bioprinterului se deplasează la stânga, la dreapta, în sus sau în jos.

Bioprinterii folosesc jurnale bio-de cerneală sau bio-proces pentru a construi materiale organice. Este vorba despre biopolimeri cu celule provenite de la ființe vii și hidrogel cu o proporție de până la 90% apă. Proprietatea fluxului trebuie calculată exact. Pe de o parte, masa trebuie să fie suficient de lichidă, astfel încât canulele seringilor să nu se înfunde și, pe de altă parte, trebuie să fie suficient de solide pentru ca structura țintei să fie durabilă.

Alte utilizări pentru bioprinting includ transplanturi, terapie chirurgicală, inginerie tisulară și chirurgie reconstructivă.

Forme, tipuri și tipuri

În acest moment, bioprinterii sunt folosiți foarte sporadic în sectorul comercial. Deoarece bioprinting-ul este în faza de dezvoltare, tipurile mature sau tipurile de bioprinter nu sunt verificate în prezent. În principiu, însă, orice imprimantă 3D poate fi utilizată pentru bioprinting. În acest scop, pulberea de PVC folosită de obicei trebuie înlocuită cu celule corespunzătoare. De asemenea, sunt testate procese cu ajutorul cărora este posibil să se dezvolte bioprinterne de la imprimante cu jet de cerneală normale.

Bio-cerneala trebuie să îndeplinească cerințe ridicate. De exemplu, orice substanță care trebuie utilizată în scopuri clinice trebuie să îndeplinească cerințe internaționale stricte. Înainte de a putea fi utilizate la bioprinting, aceste substanțe trebuie supuse unor ani de testare.

Structura și funcționalitatea

Funcționalitatea unui bioprinter este foarte similară cu principiul funcțional al unei imprimante 3D normale. Matrițele sunt construite cu ajutorul unui extruder. Cu toate acestea, pulberea de PVC nu este utilizată, cum este cazul imprimantelor 3D convenționale, ci un gel de polimeri, de obicei pe bază de alginat.

Bioprinter-urile actuale, care sunt folosite ocazional în practică, produc picături care conțin fiecare între 10.000 și 30.000 de celule individuale. Organizarea acestor celule individuale ar trebui să se unească pentru a forma structuri funcționale de țesut pe baza factorilor de creștere corespunzători.

Bioprinterii necesită controlul temperaturii pentru o imprimare precisă. Bioprinterii actuali sunt foarte mari spațial și pot avea câțiva metri în lățime, lungime și înălțime. Pistoanele seringilor sunt controlate printr-un computer, care este de obicei situat în afara imprimantei. La baza acestora stau datele disponibile digital pentru un model 3D. Bio-cerneala este presată din maximum opt duze de pulverizare și structura dorită este construită pe o platformă.

Beneficii medicale și de sănătate

În principiu, bioprinterii trebuie folosiți în special în trei domenii: în medicină, în industria alimentară și în biologia sintetică. În medicină, utilizarea bioprinterilor în subzonele terapiei chirurgicale, chirurgiei reconstructive, donării de organe și transplanturilor este posibilă și planificată.Un avantaj major este evident, în special în cazul organelor de la bioprinters: coordonarea exactă cu organismul destinat transplantului. În acest fel, căutarea unui organ donator adecvat pentru organismul primitor poate fi oprită.

În chirurgia reconstructivă, este de așteptat simplificarea și îmbunătățirea. Sunt concepute aici proceduri în care celulele sunt îndepărtate de la pacient din diferite părți ale corpului, cum ar fi urechile, degetele și genunchii. Aceste celule sunt propagate într-un laborator. Apoi se adaugă biopolimerul. Bioprinterul poate construi teoretic un transplant dintr-o astfel de suspensie. Acesta este utilizat pentru pacient. Celulele proprii ale organismului apoi descompun biopolimerul în timp. Avantajul particular ar putea fi faptul că organismul nu respinge transplantul. Mai mult, un astfel de transplant ar putea crește odată cu organismul. Motivul acestei proprietăți pozitive este că implantul este legat de controlul creșterii pacientului.

Domeniul de cercetare privind utilizarea bioprinterilor în medicină continuă să crească. În acest moment, realizarea grefelor din cartilaj, ca un nas, este foarte de conceput. Producția de organe ale corpului este văzută mai critic. În special, numărul de capilare necesare pentru furnizarea organelor nu poate fi imaginat în prezent cu exactitatea necesară. O altă problemă poate apărea din faptul că în structuri complexe precum organele corpului diferite celule trebuie coordonate și comunicate între ele pentru a putea îndeplini funcții diferite.

Bioprinterii pot fi folosiți și pentru producerea cărnii în industria alimentară. Conform propriilor declarații, primele companii au deja tipărit cu succes astfel de produse. Acestea ar trebui să fie gustoase și mai puțin costisitoare decât sacrificarea. Cu toate acestea, în prezent nu există produse tipărite prin bioprinting.