Биопринтер

Биопринтер су посебна врста 3Д штампача. На основу компјутерског инжењерства ткива могу произвести ткива или биоареире. У будућности би требало омогућити њихову производњу органа и вештачких живих бића.

Шта је биопринтер?

Биопринтери су технички уређаји за тродимензионално штампање биолошких ткива и органа преносећи их у живе ћелије. Ово подручје 3Д штампања је још увек у експерименталној фази и углавном се истражује у научним студијама на универзитетима. Циљ је створити могућност производње функционалног замјенског ткива и органа који се могу користити у лијечењу.

Израз који се користи за биопринтер назива се биопринт. Био штампање започиње основним саставом циљног ткива или циљног органа. Биопринтер се користи само у лабораторијским окружењима. Посебни 3Д штампач складишти и формира танке слојеве ћелија преко главе за штампање. Да бисте то учинили, глава биопринтера се помера лево, десно, горе или доле.

Биопринтери користе био-мастило или записе о био-процесима за изградњу органских материјала. То су биополимери са ћелијама живих бића и хидрогел са уделом до 90% воде. Својство протока мора се тачно израчунати. С једне стране, маса мора бити довољно течна да се канелу шприцева не зачепе, а с друге стране мора бити довољно чврста да би структура мета била трајна.

Остале употребе за био штампање укључују трансплантације, хируршку терапију, инжењеринг ткива и реконструктивну хирургију.

Облици, врсте и типови

Тренутно се биопринтери користе врло спорадично у комерцијалном сектору. Пошто је био штампање у фази развоја, зрели типови или врсте биопринтера тренутно се не верификују. Међутим, у принципу се било који 3Д штампач може користити за био-штампање. У ту сврху ПВЦ прах који се обично користи мора бити замењен одговарајућим ћелијама. Такође се тестирају и процеси помоћу којих је могуће развити биопринтере из нормалних инкјет штампача.

Био-мастила мора да испуњава високе захтеве. На пример, свака супстанца која ће се користити у клиничке сврхе мора да испуњава строге међународне захтеве. Пре него што се могу користити у био-штампању, такве материје морају бити подвргнуте годинама тестирања.

Структура и функционалност

Функционалност биопринтера врло је слична принципу функционалности код нормалног 3Д штампача. Калупи се граде помоћу екструдера. Међутим, ПВЦ прах се не користи, као што је случај са конвенционалним 3Д штампачима, већ полимерни гел, обично на бази алгината.

Тренутни биопринтери, који се повремено користе у пракси, производе капљице које свака садрже између 10.000 и 30.000 појединачних ћелија. Организација ових појединачних ћелија треба да се споји и формира функционалне структуре ткива на основу одговарајућих фактора раста.

Биопринтери захтевају контролу температуре за прецизно штампање. Тренутни биопринтери су просторно веома велики и могу бити ширине, дужине и висине неколико метара. Клипима шприцева управља се путем рачунара, који се обично налази изван штампача. Основа за то су дигитално доступни подаци 3Д модела. Био-мастила се притисне до осам млазница за распршивање, а предвиђена структура је подигнута на платформи.

Медицинске и здравствене користи

У принципу, биопринтери ће се посебно користити у три области: у медицини, прехрамбеној индустрији и у синтетичкој биологији. У медицини је употреба биопринтера у под-областима хируршке терапије, реконструктивне хирургије, давања органа и трансплантација могућа је и планирана.Главна предност је очита, посебно код органа из биопринтера: тачно прилагођавање организму предвиђеном за трансплантацију. На овај начин може се зауставити потрага за одговарајућим органом даваоцем који је погодан за пријемно тело.

У реконструктивној хирургији очекује се поједностављење и побољшање. Овде су могући поступци у којима ћелије узимају ћелије из различитих делова тела - као што су уши, прсти и колена. Ове ћелије се размножавају у лабораторији. Затим се додаје биополимер. Биопринтер теоретски може да направи трансплантат из такве суспензије. Ово се користи за пацијента. Властите ћелије тела потом разграђују биополимер. Посебна предност би могла бити та што тело не одбаци трансплантацију. Надаље, таква трансплантација може расти с тијелом. Разлог овог позитивног својства је тај што је имплантат повезан са пацијентовом контролом раста.

Поље истраживања употребе биопринтера у медицини и даље расте. У овом тренутку је израда пресадка од хрскавице, попут носа, врло замислива. Производња телесних органа посматра се критичније. Нарочито, број капилара потребних за снабдевање органа тренутно се не може замислити са потребном тачношћу. Други проблем може настати из чињенице да у тако сложеним структурама као што су органи тела, различите ћелије морају бити координиране и међусобно комуницирати да би могле да испуњавају различите функције.

Биопринтери се такође могу користити за производњу меса у прехрамбеној индустрији. Према њиховим сопственим изјавама, прве компаније су већ успешно штампале такве производе. Они би требали бити укуснији и јефтинији од клања. Међутим, тренутно није доступно месо штампано био-штампањем у продавницама.