Bioprinter

Bioprinter egy speciális típusú 3D nyomtató. Számítógéppel vezérelt szövettechnika alapján szöveteket vagy biológiai mintákat készíthetnek. A jövőben lehetővé kell tenni szervek és mesterséges élőlények előállítását.

Mi az a bioprinter?

A bionyomtatók műszaki eszközök a biológiai szövetek és szervek háromdimenziós kinyomtatására azáltal, hogy azokat élő sejtekbe juttatják. A 3D nyomtatás e területe még mindig kísérleti szakaszban van, és főként az egyetemek tudományos kutatásaiban vizsgálják. A cél a funkcionális pótló szövetek és szervek előállításának lehetővé tétele, amelyek felhasználhatók az orvosi kezelésben.

A bionyomtató leírására használt kifejezést bioprint-nek nevezzük. Az bionyomtatás a célszövet vagy szerv alapvető összetételével kezdődik. A bionyomtatót csak laboratóriumi környezetben használják. Ennek eredményeként a speciális 3D nyomtató vékony rétegeket tárol és alakít ki egy nyomtatófejen keresztül. Ehhez a bionyomtató feje balra, jobbra, fel vagy le mozog.

A bionyomtatók bio-tintát vagy bio-folyamat naplókat használnak szerves anyagok előállításához. Ezek biopolimerek, élőlényekből származó sejtekkel és hidrogél, legfeljebb 90% víztartalommal. Az áramlási tulajdonságot pontosan kell kiszámítani. Egyrészt a tömegnek elég folyékonynak kell lennie, hogy a fecskendők kanüljei ne elduguljanak, másrészt kellően szilárdnak kell lennie, hogy a célszerkezet tartós legyen.

A bionyomtatás egyéb felhasználásai közé tartozik a transzplantáció, a műtéti terápia, a szövettechnika és a rekonstrukciós műtét.

Alakok, típusok és típusok

Jelenleg a bionyomtatókat csak nagyon ritkán használják a kereskedelmi szektorban. Mivel a bionyomás még a fejlesztési szakaszban van, az érett vagy a bionyomatok típusait jelenleg nem ellenőrzik. Elvileg azonban bármilyen 3D-s nyomtató használható bionyomtatáshoz. Ehhez a általában használt PVC port megfelelő cellákkal kell cserélni. Kipróbálják azokat a módszereket is, amelyekkel bioprintereket lehet előállítani normál tintasugaras nyomtatókból.

A bio-festéknek meg kell felelnie a magas követelményeknek. Például minden olyan anyagnak, amelyet klinikai célokra kell felhasználni, meg kell felelnie a szigorú nemzetközi követelményeknek. Mielőtt ezeket felhasználhatnák a bionyomtatáshoz, ezeket az anyagokat évekig kell vizsgálni.

Felépítés és funkcionalitás

A bionyomtató működése nagyon hasonló a rendes 3D nyomtató működési elvéhez. Az öntőformákat extruder segítségével építik fel. A PVC port azonban nem, mint a hagyományos 3D nyomtatókhoz használják, hanem egy polimer gélt, általában alginátra alapozva.

A jelenlegi bioprinterek, amelyeket alkalmanként használnak a gyakorlatban, cseppek képesek, amelyek mindegyike 10 000 és 30 000 egyedi sejtet tartalmaz. Ezeknek az egyedi sejteknek a szervezésével együtt kell működniük a szöveti struktúrák kialakításában a megfelelő növekedési faktorok alapján.

A bionyomtatók számára a pontos nyomtatáshoz hőmérséklet-szabályozást kell igénybe venni. A jelenlegi bionyomatok térbeli szempontból nagyon nagyok, és szélessége, hossza és magassága több méter is lehet. A fecskendők dugattyúit egy számítógép vezérli, amely általában a nyomtató kívül található. Ennek alapja a 3D-s modell digitálisan elérhető adatai. A bio-tintát legfeljebb nyolc permetező fúvókából kinyomják, és a tervezett szerkezetet egy platformon felépítik.

Orvosi és egészségügyi előnyök

A bioprintereket főszabály szerint három területen kell felhasználni: az orvostudományban, az élelmiszeriparban és a szintetikus biológiában. Az orvostudományban elképzelhető és tervezhető a bioprinterek használata a műtéti terápia, a rekonstrukciós műtét, a szervadományozás és az átültetés alterületein. A fő előnye nyilvánvaló, különösen a bionyomatok szervévei: a transzplantációhoz tervezett testhez való pontos alkalmazkodás. Ily módon meg lehet állítani a fogadó testhez illeszkedő megfelelő donorszerv keresését.

A rekonstrukciós műtét során egyszerűsítésre és fejlesztésre számítanak. Elképzelhető itt olyan eljárás, amelynek során a test különböző részeiről - például fülből, ujjakból és térdből - vesznek beteget a betegből. Ezeket a sejteket laboratóriumban szaporítják. Ezután hozzáadunk biopolimert. A bioprinter elméletileg transzplantátumot készíthet ilyen szuszpenzióból. Ezt a beteget használják. A test saját sejtjei azután idővel lebontják a biopolimert. Különös előnye lehet, hogy a test nem utasítja el a transzplantációt. Ezenkívül egy ilyen átültetés növekedhet a testtel. Ennek a pozitív tulajdonságnak az az oka, hogy az implantátum kapcsolódik a beteg növekedésének szabályozásához.

A bionyomatok gyógyászatban történő felhasználásának kutatási területe tovább növekszik. Jelenleg nagyon elképzelhető az oltások porcból, például orrból történő készítése. A testszervek termelését kritikusabban tekintik. Különösen a szervek ellátásához szükséges kapillárisok számát nem lehet elképzelni a szükséges pontossággal. Egy másik probléma felmerülhet az a tény, hogy olyan komplex struktúrákban, mint a testszervek, a különféle sejteket össze kell hangolni és kommunikálni kell egymással annak érdekében, hogy különféle funkciókat tudjanak ellátni.

A bionyomatok felhasználhatók hús előállítására az élelmiszeriparban. Saját nyilatkozatok szerint az első cégek már sikeresen kinyomtattak ilyen termékeket. Ezeknek ízletesnek és olcsóbbnak kell lenniük, mint a vágáshoz. Jelenleg azonban az üzletekben nem kapható bionyomással nyomtatott hús.