Bioprinter

Bioprinter са специален тип 3D принтер. Въз основа на компютърно контролираното тъканно инженерство те могат да произвеждат тъкани или биомаси. В бъдеще би било възможно с тяхна помощ да се произвеждат органи и изкуствени живи същества.

Какво е биопринтер?

Биопринтерите са технически устройства за триизмерен печат на биологични тъкани и органи, като ги прехвърлят в живи клетки. Тази област на 3D печат все още е в експериментален етап и се изследва главно в научни изследвания в университетите. Целта е да се създаде възможност за производство на функционална заместителна тъкан и органи, които могат да бъдат използвани при медицинско лечение.

Терминът, използван за описание на биопринтера, се нарича биопечат. Биопринтирането започва с основния състав на целевата тъкан или орган. Биопринтер се използва само в лабораторна среда. Специалният 3D принтер съхранява и образува тънки слоеве клетки чрез печатаща глава. За да направите това, главата на биопринтера се движи наляво, надясно, нагоре или надолу.

Биопринтери използват био-мастило или биологични процеси за изграждане на органични материали. Това са биополимери с клетки от живи същества и хидрогел с до 90% вода. Свойството на потока трябва да бъде изчислено точно. От една страна, масата трябва да е достатъчно течна, така че канюлите на спринцовките да не се запушват, а от друга, тя трябва да бъде достатъчно твърда, така че структурата на целта да е трайна.

Други приложения за биопечат включват трансплантации, хирургична терапия, тъканно инженерство и реконструктивна хирургия.

Форми, видове и типове

В момента биопринтерите се използват много спорадично в търговския сектор. Тъй като биопечатът е във фаза на развитие, понастоящем типовете или видовете биопринтери не се проверяват. По принцип обаче всеки 3D принтер може да се използва за биопечат. За тази цел обикновено използваният прах от PVC трябва да бъде заменен с подходящи клетки. Тестват се и методи, с които е възможно да се разработят биопринтери от нормални мастиленоструйни принтери.

Био мастилото трябва да отговаря на високи изисквания. Например, всяко вещество, което трябва да се използва за клинични цели, трябва да отговаря на строги международни изисквания. Такива вещества трябва да бъдат подложени на години на изпитване, преди да могат да бъдат използвани при биопечат.

Структура и функционалност

Начинът, по който работи биопринтер, е много подобен на начина, по който работи нормален 3D принтер. Формите са изградени с помощта на екструдер. Въпреки това не се използва PVC прах, както е при конвенционалните 3D принтери, а полимерен гел, обикновено на базата на алгинат.

Настоящите биопринтери, които понякога се използват на практика, произвеждат капчици, всяка от които съдържа между 10 000 и 30 000 индивидуални клетки. Организацията на тези отделни клетки трябва да се съчетае, за да образуват функционални тъканни структури въз основа на съответните растежни фактори.

Биопринтерите изискват контрол на температурата за точно отпечатване. Настоящите биопринтери са пространствено много големи и могат да бъдат с ширина, дължина и височина няколко метра. Буталата на спринцовките се управляват чрез компютър, който обикновено се намира извън принтера. Основата за това са цифрово достъпните данни на 3D модел. Био мастилото се изтласква от до осем накрайника за пръскане и предвидената структура е изградена върху платформа.

Медицински и здравословни ползи

По принцип биопринтерите трябва да се използват в три области по-специално: в медицината, хранително-вкусовата промишленост и в синтетичната биология. В медицината използването на биопринтери в под-областите на хирургична терапия, реконструктивна хирургия, донорство на органи и трансплантации е възможно и планирано.Основно предимство е очевидно, особено при органи от биопринтери: точната координация с тялото, предназначено за трансплантацията. По този начин търсенето на подходящ орган донор, който отговаря на приемащия орган, може да бъде спрян.

В реконструктивната хирургия се очакват опростяване и подобряване. Тук са възможни процедури, при които клетките се вземат от пациента от различни части на тялото - като уши, пръсти и колене. Тези клетки се размножават в лаборатория. След това се добавя биополимер. Биопринтер теоретично може да изгради трансплантация от такова окачване. Това се използва за пациента. След това собствените клетки на организма разграждат биополимера с времето. Особеното предимство може да бъде, че тялото не отхвърля трансплантацията. Освен това такава трансплантация може да расте с тялото. Причината за това положително свойство е, че имплантът е свързан с контрола на растежа на пациента.

Полето на изследване на използването на биопринтери в медицината продължава да расте. В момента правенето на присадки от хрущял, подобно на носа, е много мислимо. Производството на органи на тялото се разглежда по-критично. По-специално, броят на капилярите, необходими за снабдяване на органите, понастоящем не може да се представи с необходимата точност. Друг проблем може да възникне от факта, че в такива сложни структури като органи на тялото различните клетки трябва да бъдат координирани и да комуникират помежду си, за да могат да изпълняват различни функции.

Биопринтерите могат да се използват и за производство на месо в хранителната промишленост. Според собствените им изявления първите компании вече успешно отпечатват подобни продукти. Те трябва да са вкусни и по-евтини от клането. В момента обаче в магазините не се предлага месо, отпечатано чрез биопечат.