Bioprintery jsou speciální typ 3D tiskárny. Na základě počítačově řízeného tkáňového inženýrství mohou produkovat tkáně nebo biopole. V budoucnu by mělo být možné s jejich pomocí vyrábět orgány a umělé živé bytosti.
Co je to biotiskárna?
Bioprintery jsou speciální typ 3D tiskáren. Bioprinters jsou technická zařízení pro tisk biologických tkání a orgánů ve třech rozměrech jejich přenosem do živých buněk. Tato oblast 3D tisku je stále v experimentální fázi a je zkoumána hlavně ve vědeckých studiích na univerzitách. Cílem je vytvořit možnost výroby funkčních náhradních tkání a orgánů, které by mohly být použity v lékařském ošetření. Slovo aktivity pro bioprinter se nazývá bioprinting. Bioprotisk začíná základním složením cílové tkáně nebo orgánu. Bioprinter se používá výhradně v laboratorním prostředí. Speciální 3D tiskárna ukládá a vytváří tenké vrstvy buněk pomocí tisku hlava jako výsledek. K tomu je hlava bioprinteru se pohybuje doleva, doprava, nahoru nebo dolů. Bioprinterové používají k výrobě organických materiálů protokoly o biologickém inkoustu nebo bioprocesu. Jedná se o biopolymery s buňkami živých organismů a hydrogely obsahující až 90% voda. Vlastnost toku musí být přesně vypočítána. Na jedné straně hmota musí být dostatečně tekuté, aby se jehly injekčních stříkaček nezanášely, a na druhé straně musí být dostatečně pevné, aby byla struktura terče odolná. Mezi další použití pro biotisk patří transplantace, chirurgické terapie, tkáňové inženýrství a rekonstrukční chirurgie.
Formy, typy a druhy
V současné době se biotiskárny v obchodním sektoru používají velmi sporadicky. Vzhledem k tomu, že je biotisk ve vývojovém stádiu, dospělí druhy nebo typy biotisků nejsou v současné době ověřeny. V zásadě však lze pro biotisk použít jakoukoli 3D tiskárnu. K tomu je běžně používané PVC prášek musí být nahrazeny příslušnými buňkami. Testují se také procesy, pomocí kterých je možné vyvíjet biotiskárny z běžných inkoustových tiskáren. Na bio-inkoust musí být kladeny vysoké nároky. Například jakákoli látka, která má být použita pro klinické účely, musí splňovat přísné mezinárodní specifikace. Než se tyto látky použijí při biotisku, musí projít roky testování.
Struktura a způsob provozu
Způsob, jakým biotiskárna funguje, je velmi podobný principu fungování běžné 3D tiskárny. Formy se vytvářejí pomocí extruderu. Žádné PVC prášek se používá, jako je tomu u běžných 3D tiskáren, ale polymerní gel, obvykle na bázi alginátu. Současné biotiskárny, které se v praxi používají sporadicky, produkují kapičky, z nichž každá obsahuje 10,000 30,000 až 3 XNUMX jednotlivých buněk. Organizace těchto jednotlivých buněk, založená na vhodných růstových faktorech, se má spojit a vytvořit funkční tkáňové struktury. Bioprintery vyžadují pro přesný tisk kontrolu teploty. Současné biotiskárny jsou prostorově velmi velké a mohou mít šířku, délku a výšku několik metrů. Píst injekční stříkačky ovládá počítač, který je obvykle umístěn mimo tiskárnu. Základem jsou digitálně dostupná data XNUMXD modelu. Bioink je vytlačen z až osmi rozprašovacích trysek a zamýšlená konstrukce je postavena na plošině.
Lékařské a zdravotní výhody
V zásadě se očekává, že se biotiskárny budou v budoucnu používat zejména ve třech oblastech: medicína, potravinářský průmysl a syntetická biologie. V medicíně je použití bioprinterů myslitelné a předpokládá se v podpolech chirurgických terapie, rekonstrukční chirurgie, dárcovství orgánů a transplantace. Zejména v případě orgánů bioprinterů je zřejmá jedna hlavní výhoda: přesné přizpůsobení tělu určenému pro transplantace. Tímto způsobem lze přerušit hledání vhodného dárcovského orgánu, který odpovídá přijímajícímu orgánu, což je v současné době stále nutné. U rekonstrukční chirurgie se očekává zjednodušení a zlepšení. Zde jsou myslitelné postupy, při nichž jsou buňky odebírány z různých částí těla pacienta - jako jsou uši, prsty a kolena. Tyto buňky se množí v laboratoři. Poté se přidá biopolymer. Z takové suspenze může biotiskárna teoreticky vytvořit štěp. To se potom implantuje do pacienta. Vlastní buňky těla poté časem degradují biopolymer. Výhoda by mohla spočívat zejména ve skutečnosti, že transplantace není tělem odmítnuta. Navíc by taková transplantace mohla růst s tělem. Důvodem této pozitivní vlastnosti je, že implantát je spojen se systémem kontroly růstu pacienta. Oblast výzkumu využívání biologickýchimplantáty v medicíně pokračuje růst. V tuto chvíli výroba štěpů z chrupavka, jako je a nos, je velmi možné. Mnohem důležitější je produkce tělesných orgánů. Zejména počet kapilár potřebných k zásobení orgánů není v současné době představitelný s potřebnou přesností. Další problém může vyvstávat ze skutečnosti, že v tak složitých strukturách, jako jsou tělesné orgány, musí být různé buňky koordinovány a navzájem komunikovat, aby mohly vykonávat různé funkce. Bioprintery lze také použít k výrobě masa v potravinářském průmyslu. První společnosti již - podle vlastních prohlášení - tyto výrobky již úspěšně tiskly. Říká se, že jsou jak chutné, tak méně nákladné než zabíjení. V současné době však není v prodeji žádné maso tištěné biotiskem.
