Bioprinterji so posebna vrsta 3D tiskalnikov. Na podlagi računalniško vodenega tkivnega inženiringa lahko proizvajajo tkiva ali biološke nize. V prihodnosti bi moralo biti mogoče z njihovo pomočjo proizvajati organe in umetna živa bitja.
Kaj je bioprinter?
Bioprinterji so posebna vrsta 3D tiskalnikov. Bioprinterji so tehnične naprave za tiskanje bioloških tkiv in organov v treh dimenzijah s prenosom v žive celice. To področje 3D-tiskanja je še vedno v poskusni fazi in ga v glavnem preučujejo v znanstvenih študijah na univerzah. Cilj je ustvariti možnost izdelave nadomestnih tkiv in organov, ki se lahko uporabljajo v zdravljenju. Beseda dejavnosti za bioprinter se imenuje bioprinting. Biotiskanje se začne z osnovno sestavo ciljnega tkiva ali organa. Bioprinter se uporablja izključno v laboratorijskem okolju. Posebni 3D-tiskalnik shranjuje in oblikuje tanke plasti celic s tiskom Glava kot rezultat. Če želite to narediti, Glava premika levo, desno, gor ali dol. Bioprinters uporabljajo bio-črnilo ali protokole za biopredelavo za izdelavo organskih materialov. To so biopolimeri s celicami živih organizmov in hidrogelov, ki vsebujejo do 90% vode. Lastnost pretoka mora biti natančno izračunana. Po eni strani masa mora biti dovolj tekoča, da se igle brizg ne zamašijo, po drugi strani pa mora biti dovolj trdna, da je struktura tarče trpežna. Druge uporabe za biotiskanje vključujejo presaditev, kirurški terapija, tkivni inženiring in rekonstruktivna kirurgija.
Oblike, vrste in vrste
Trenutno se bioprinterji v komercialnem sektorju uporabljajo zelo občasno. Ker je biotiskanje v razvojni fazi, zrele vrste ali tipi bioprinterjev trenutno niso preverjeni. Načeloma pa je za biotiskanje mogoče uporabiti kateri koli 3D tiskalnik. Če želite to narediti, se pogosto uporablja PVC prahu je treba nadomestiti z ustreznimi celicami. Prav tako se preizkušajo procesi, s katerimi je mogoče razviti bioprinterje iz običajnih brizgalnih tiskalnikov. Na bio-črnilu je treba postaviti velike zahteve. Na primer, vsaka snov, ki se bo uporabljala v klinične namene, mora izpolnjevati stroge mednarodne specifikacije. Preden se take snovi uporabijo v biotisku, jih je treba letno preizkusiti.
Struktura in način delovanja
Način delovanja bioprinterja je zelo podoben principu delovanja običajnega 3D tiskalnika. Kalupi se gradijo z ekstruderjem. Vendar brez PVC prahu se uporablja kot pri običajnih 3D tiskalnikih, vendar polimerni gel, običajno na osnovi alginata. Trenutni bioprinterji, ki se v praksi uporabljajo občasno, proizvajajo kapljice, od katerih vsaka vsebuje od 10,000 do 30,000 posameznih celic. Organizacija teh posameznih celic, ki temelji na ustreznih rastnih dejavnikih, naj bi se združila, da bi oblikovala funkcionalne tkivne strukture. Bioprinters zahtevajo nadzor temperature za natančno tiskanje. Trenutni bioprinterji so prostorsko zelo veliki in so lahko v širino, dolžino in višino nekaj metrov. Bate brizge nadzoruje računalnik, ki se običajno nahaja zunaj tiskalnika. Osnova za to so digitalno dostopni podatki 3D modela. Bioink se potisne iz do osmih brizgalnih šob in predvidena konstrukcija je zgrajena na ploščadi.
Zdravstvene in zdravstvene koristi
Načeloma naj bi bioprinterje v prihodnosti uporabljali zlasti na treh področjih: medicina, živilska industrija in sintetična biologija. V medicini je uporaba bioprinterjev možna in predvidena v kirurških podpoljih terapija, rekonstruktivna kirurgija, darovanje organov in presaditev. Zlasti pri organih, ki jih izvajajo bioprinterji, je očitna ena večja prednost: natančno ujemanje s telesom, ki mu je namenjeno presaditev. Na ta način je mogoče ustaviti iskanje ustreznega organa darovalca, ki se ujema s sprejemnim organom, kar je trenutno še vedno potrebno. Pri rekonstruktivni kirurgiji pričakujemo poenostavitev in izboljšanje. Tu so možni postopki, pri katerih se celice odvzamejo iz različnih delov pacientovega telesa - kot so ušesa, prsti in kolena. Te celice se množijo v laboratoriju. Nato dodamo biopolimer. Iz take suspenzije lahko biotiskalnik teoretično zgradi presadek. To nato bolniku vsadijo. Nato lastne celice telesa sčasoma razgradijo biopolimer. Prednost bi lahko bila zlasti v tem, da telo presaditve ne zavrne. Poleg tega bi takšna presaditev lahko rastejo s telesom. Razlog za to pozitivno lastnost je, da je vsadek povezan s pacientovim sistemom za nadzor rasti. Področje raziskav uporabe biološkihvsadki v medicini še naprej rastejo. Trenutno je proizvodnja cepičev iz hrustanec, kot je npr nos, je zelo možno. Bolj kritična je proizvodnja telesnih organov. Zlasti število kapilar, potrebnih za oskrbo organov, trenutno ni mogoče zamisliti s potrebno natančnostjo. Druga težava lahko izhaja iz dejstva, da morajo biti v tako zapletenih strukturah, kot so telesni organi, različne celice usklajene in med seboj komunicirati, da lahko opravljajo različne funkcije. Bioprinterje lahko uporabimo tudi za proizvodnjo mesa v živilski industriji. Prva podjetja so - po lastnih navedbah - takšne izdelke že uspešno natisnila. Ti naj bi bili tako okusni kot cenejši kot zakol. Trenutno pa v prodaji ni nobenega mesa, natisnjenega z biotiskanjem.