Bioprinter

Bioprinter είναι ένας ειδικός τύπος εκτυπωτή 3D. Με βάση την ελεγχόμενη από υπολογιστή μηχανική ιστών, μπορούν να παράγουν ιστούς ή βιοσυστοιχίες. Στο μέλλον θα πρέπει να είναι δυνατή με τη βοήθειά τους να παράγουν όργανα και τεχνητά ζωντανά όντα.

Τι είναι ο βιοπρόεδρος;

Οι βιογραφικοί εκτυπωτές είναι τεχνικές συσκευές για τρισδιάστατη εκτύπωση βιολογικών ιστών και οργάνων με τη μεταφορά τους σε ζωντανά κύτταρα. Αυτός ο τομέας της τρισδιάστατης εκτύπωσης βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο και διερευνάται κυρίως σε επιστημονικές μελέτες σε πανεπιστήμια. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί η δυνατότητα παραγωγής λειτουργικών ιστών και οργάνων αντικατάστασης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ιατρική περίθαλψη.

Ο όρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή του βιογράφου ονομάζεται bioprinting. Η βιοεκτύπωση ξεκινά με τη βασική σύνθεση του στοχευόμενου ιστού ή οργάνου. Το bioprinter χρησιμοποιείται μόνο σε εργαστηριακό περιβάλλον. Ο ειδικός εκτυπωτής 3D αποθηκεύει και σχηματίζει λεπτά στρώματα κελιών μέσω μιας κεφαλής εκτύπωσης ως αποτέλεσμα. Για να γίνει αυτό, η κεφαλή του βιοπρογράμματος κινείται αριστερά, δεξιά, πάνω ή κάτω.

Οι βιογραφικοί εκτυπωτές χρησιμοποιούν βιογραφικά μελάνια ή αρχεία βιολογικής επεξεργασίας για την κατασκευή οργανικών υλικών. Αυτά είναι βιοπολυμερή με κύτταρα από ζώντα όντα και υδρογέλη με νερό έως και 90%. Η ιδιότητα ροής πρέπει να υπολογίζεται ακριβώς. Από τη μία πλευρά, η μάζα πρέπει να είναι αρκετά υγρή, έτσι ώστε οι σωληνίσκοι των συρίγγων να μην φράζουν και, αφετέρου, να είναι αρκετά σταθεροί ώστε η δομή του στόχου να είναι ανθεκτική.

Άλλες χρήσεις για βιοεκτύπωση περιλαμβάνουν μεταμοσχεύσεις, χειρουργική θεραπεία, μηχανική ιστών και επανορθωτική χειρουργική.

Σχήματα, τύποι & τύποι

Προς το παρόν, οι βιογραφικοί εκτυπωτές χρησιμοποιούνται πολύ σποραδικά στον εμπορικό τομέα. Δεδομένου ότι η βιοεκτύπωση βρίσκεται στο στάδιο της ανάπτυξης, οι ώριμοι τύποι ή οι τύποι βιογραφικών εκτυπωτών δεν είναι προς το παρόν επαληθευμένοι. Κατ 'αρχήν, ωστόσο, οποιοσδήποτε εκτυπωτής 3D μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιολογική εκτύπωση. Για το σκοπό αυτό, η σκόνη PVC που χρησιμοποιείται συνήθως πρέπει να αντικατασταθεί από κατάλληλα κελιά. Δοκιμάζονται επίσης μέθοδοι με τις οποίες είναι δυνατή η ανάπτυξη βιοτύπων από κανονικούς εκτυπωτές inkjet.

Το βιο μελάνι πρέπει να πληροί υψηλές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, κάθε ουσία που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για κλινικούς σκοπούς πρέπει να πληροί αυστηρές διεθνείς απαιτήσεις. Προτού μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν στη βιολογική εκτύπωση, αυτές οι ουσίες πρέπει να υποβληθούν σε χρόνια δοκιμών.

Δομή & λειτουργικότητα

Η λειτουργία ενός βιογράφου είναι πολύ παρόμοια με τη λειτουργική αρχή ενός συνηθισμένου εκτυπωτή 3D. Τα καλούπια κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας έναν εξωθητή. Ωστόσο, η σκόνη PVC δεν χρησιμοποιείται, όπως συμβαίνει με τους συμβατικούς τρισδιάστατους εκτυπωτές, αλλά μια πολυμερή γέλη, συνήθως με βάση το αλγινικό.

Οι τρέχοντες βιογραφικοί εκτυπωτές, οι οποίοι περιστασιακά χρησιμοποιούνται στην πράξη, παράγουν σταγονίδια που το καθένα περιέχει μεταξύ 10.000 και 30.000 μεμονωμένα κύτταρα. Η οργάνωση αυτών των μεμονωμένων κυττάρων θα πρέπει να ενώσει για να σχηματίσει λειτουργικές δομές ιστών βάσει των αντίστοιχων αυξητικών παραγόντων.

Οι βιογραφικοί εκτυπωτές απαιτούν έλεγχο θερμοκρασίας για ακριβή εκτύπωση. Οι σημερινοί βιο-εκτυπωτές είναι χωρικά μεγάλοι και μπορούν να έχουν πλάτος, μήκος και ύψος αρκετά μέτρα. Τα έμβολα των συριγγών ελέγχονται μέσω υπολογιστή, ο οποίος βρίσκεται συνήθως έξω από τον εκτυπωτή. Η βάση για αυτό είναι τα ψηφιακά διαθέσιμα δεδομένα ενός τρισδιάστατου μοντέλου. Το βιο-μελάνι πιέζεται από έως και οκτώ ακροφύσια ψεκασμού και η προβλεπόμενη δομή είναι χτισμένη σε πλατφόρμα.

Ιατρικά & οφέλη για την υγεία

Βασικά, οι βιογραφικοί εκτυπωτές πρέπει να χρησιμοποιούνται σε τρεις τομείς ειδικότερα: στην ιατρική, στη βιομηχανία τροφίμων και στη συνθετική βιολογία. Στην ιατρική, είναι εφικτή και προγραμματισμένη η χρήση βιοτύπων στους υποτομείς της χειρουργικής θεραπείας, της επανορθωτικής χειρουργικής, της δωρεάς οργάνων και των μεταμοσχεύσεων.Ένα σημαντικό πλεονέκτημα είναι προφανές, ειδικά με όργανα από βιογραφικούς εκτυπωτές: την ακριβή προσαρμογή στο σώμα που προορίζεται για τη μεταμόσχευση. Με αυτόν τον τρόπο, η αναζήτηση ενός κατάλληλου οργάνου δότη που είναι κατάλληλο για το σώμα υποδοχής μπορεί να σταματήσει.

Στην επανορθωτική χειρουργική επέμβαση, αναμένεται απλοποίηση και βελτίωση. Διαδικασίες είναι εφικτές εδώ όπου τα κύτταρα λαμβάνονται από τον ασθενή από διάφορα μέρη του σώματος - όπως αυτιά, δάχτυλα και γόνατα. Αυτά τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται σε εργαστήριο. Στη συνέχεια προστίθεται βιοπολυμερές. Ο βιοπρόεδρος μπορεί θεωρητικά να δημιουργήσει μια μεταμόσχευση από ένα τέτοιο εναιώρημα. Αυτό χρησιμοποιείται για τον ασθενή. Τα κύτταρα του ίδιου του σώματος στη συνέχεια διαλύουν το βιοπολυμερές με την πάροδο του χρόνου. Το ιδιαίτερο πλεονέκτημα θα μπορούσε να είναι ότι το σώμα δεν απορρίπτει τη μεταμόσχευση. Επιπλέον, μια τέτοια μεταμόσχευση θα μπορούσε να αναπτυχθεί με το σώμα. Ο λόγος για αυτή τη θετική ιδιότητα είναι ότι το εμφύτευμα συνδέεται με τον έλεγχο ανάπτυξης του ασθενούς.

Ο τομέας της έρευνας σχετικά με τη χρήση των βιοτύπων στην ιατρική συνεχίζει να αυξάνεται. Προς το παρόν, η δημιουργία μοσχευμάτων από χόνδρο, όπως η μύτη, είναι πολύ πιθανή. Η παραγωγή οργάνων του σώματος θεωρείται πιο κρίσιμη. Συγκεκριμένα, ο αριθμός των τριχοειδών που απαιτούνται για την τροφοδοσία των οργάνων δεν μπορεί να φανταστεί προς το παρόν με την απαιτούμενη ακρίβεια. Ένα άλλο πρόβλημα μπορεί να προκύψει από το γεγονός ότι σε τόσο περίπλοκες δομές όπως τα όργανα του σώματος, διαφορετικά κύτταρα πρέπει να συντονίζονται και να επικοινωνούν μεταξύ τους προκειμένου να είναι σε θέση να εκπληρώνουν διαφορετικές λειτουργίες.

Οι βιογραφικοί εκτυπωτές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή κρέατος στη βιομηχανία τροφίμων. Σύμφωνα με τις δικές τους δηλώσεις, οι πρώτες εταιρείες έχουν ήδη εκτυπώσει με επιτυχία τέτοια προϊόντα. Αυτά πρέπει να είναι νόστιμα και λιγότερο ακριβά από τη σφαγή. Ωστόσο, δεν υπάρχει διαθέσιμο κρέας τυπωμένο με βιοτυπώματα προς το παρόν στα καταστήματα.