Sadržaj
- Kako Bioprinting djeluje
- Biotisak na čipu
- Biotisak i koštani graftovi
- Bioprinting i regenerativna koža i tkiva
- Bioprinting krvnih žila
Kako Bioprinting djeluje
3D printer može pružiti dubinu bilo čemu što tiska, a bioprinter to čini distribucijom biomaterijala poput živih stanica, sintetičkog ljepila i kolagenih skela u slojevima kako bi stvorio objekt. Taj se postupak naziva aditivna proizvodnja - materijali koji se unose u pisač učvršćuju se kad izlaze kako bi stvorili 3D objekt.
Ali to nije tako jednostavno kao stavljanje materijala u 3D printer i pritiskanje gumba. Da bi došao do faze proizvodnje aditiva, pisač mora dobiti nacrt - računalno generiranu sliku onoga što pokušava stvoriti. Zatim, materijale koje želite upotrijebiti za predmet koji se unose u pisač. Pisač čita digitalnu datoteku koju ste mu dali dok ispisuje materijale koje ste mu dali u slojevima kako bi stvorio željeni objekt. Svaki će se sloj hladiti i lijepiti jedan za drugi (zahvaljujući kolagenu, ljepilu ili, u nekim slučajevima, samo stanicama), stvarajući jedan čvrst, stabilan komad.
Da bi se žive stanice (koje se obično nazivaju bioink) napajale u bioprinter, postoji niz putova koji istraživači mogu poduzeti. Prvo, mogu se uzeti izravno od pacijenta kojem bioprinta. Ili, ako se koriste u istraživačke svrhe ili u slučajevima kada ne mogu koristiti vlastite stanice pacijenta, mogu se upotrijebiti matične stanice odraslih, jer se njima može manipulirati za vrstu stanica potrebnih za biootisak za ponovno stvaranje tkiva.
Nacrt koji bioprinter koristi često je skeniranje pacijenta. To omogućuje bioprinteru da ponovno stvori tkivo pozivanjem na skeniranje i korištenjem tankih, preciznih slojeva kako bi se gradilo ili ispisalo tkivo.
Biotisak na čipu
Jedan od načina na koji se 3D biootisak trenutno koristi u znanstvenim i medicinskim zajednicama je ispitivanje regenerativne medicine. Na Institutu Wyss na Harvardu istraživači su razvili 3D bioprinter koji može proizvesti vaskularizirana tkiva živih ljudskih stanica koja se ispisuju na čipu. To tkivo koriste na čipu da bi ga povezali s vaskularnim kanalom, što omogućava istraživanjima da tkivu daju hranjive tvari za praćenje rasta i razvoja.
Sposobnost uzgoja tkiva na čipu pomaže istraživačima da ispitaju nove tehnike u regenerativnoj medicini, kao i ispitivanje lijekova. Korištenjem 3D bioprintera istraživači također mogu istražiti različite metode stvaranja čipova. Jedno od postignuća bilo je stvaranje srca na čipu, sa senzorima za istraživanje i prikupljanje podataka. To je možda prethodno zahtijevalo testiranje na životinjama ili druge mjere.
Biotisak i koštani graftovi
Što se tiče bavljenja medicinom, još uvijek treba puno naučiti i testirati u stvaranju bioprintnih organa koji se prilagođavaju ljudskoj veličini. Ali poduzimaju se značajni koraci, na primjer u području cijepljenja kostiju kako bi se riješili problemi s kostima i zglobovima koji ih okružuju.
Najznačajniji napredak postižu istraživači sa Sveučilišta Swansea u Walesu. Bioprinteri tima mogu stvoriti umjetne koštane materijale u određenim oblicima potrebnim pomoću regenerativnog i izdržljivog materijala. Istraživači iz AMBER Science Foundation Irska i Trinity College u Dublinu u Irskoj stvorili su postupak koji podržava 3D biootisak koštanog materijala koji pomaže u oštećenjima uzrokovanim resekcijama tumora, traumama i infekcijama, kao i genetskim deformacijama kostiju.
Sveučilište u Nottinghamu u Engleskoj također je postiglo dobitak na ovom području medicine, biootiskom kopije kosti koju zamjenjuju i presvlačenjem matičnim stanicama. Skela se postavlja unutar tijela. S vremenom se uz pomoć matičnih stanica u potpunosti zamjenjuje novom kostiju.
Bioprinting i regenerativna koža i tkiva
Koža je uspješno područje medicine za biootisak zbog sposobnosti stroja da se sloji dok ispisuje. Budući da je koža višeslojni organ, koji se sastoji od različitih stanica unutar svakog sloja, istraživači se nadaju da s vremenom biootisak može pomoći u reprodukciji slojeva kože poput dermisa i epidermisa.
Istraživači s Medicinske škole Wake Forest u Sjevernoj Karolini pomno istražuju to kada je riječ o žrtvama opeklina koje nemaju dovoljno neoštećene kože za berbu kako bi pomogle u njezi i zacjeljivanju rana. U ovom bi slučaju bioprinter dobio podatke o rani tog pacijenta iz skenera (uključujući potrebne dubine i vrste stanica) kako bi pomogao stvoriti novu kožu koja bi se potom mogla koristiti na pacijentu.
Na državnom sveučilištu Pennsylvania istraživači rade na 3D biootisku koji može stvoriti hrskavicu kako bi pomogao popraviti tkivo u koljenima i drugim područjima koja se često troše u tijelu, kao i kožu i ostala tkiva živčanog sustava koja su bitna za zdravlje organa. .
Bioprinting krvnih žila
Sposobnost ponovnog stvaranja krvnih žila pomoću bioprintera korisna je ne samo u mogućnosti transplantacije izravno u pacijenta, već i za ispitivanje lijekova i personaliziranu medicinu. Istraživači iz Brighama i Ženske bolnice postigli su napredak u ovom području medicine ispisujući agarozna vlakna koja služe kao krvne žile. Istraživači su otkrili da su ove bioprinted krvne žile dovoljno jake da se kreću i tvore veće mreže, umjesto da se rastvaraju oko postojeće strukture.
Riječ iz vrlo dobrog
Istraživanje koje potječe od bioštampanja je fascinantno, a iako je došlo do velikog napretka u znanju i dobitku od sposobnosti biootiska kostiju, kože, krvnih žila, hrskavice, pa čak i organa, još uvijek treba postići mnogo više napretka prije nego što su mnogi ove prakse su prilagođene medicini.
Neki će ipak biti spremni prije nego drugi. U slučaju biootiska i istraživači kože nadaju se da će znanost biti spremna u roku od pet godina za vojnike koji u borbi dožive velike opekline. Ostala područja biootiska, poput stvaranja organa za ponovno korištenje ljudima, još uvijek trebaju ići u razvoju.
Kada je riječ o oponašanju tjelesnih procesa i promatranju interakcije određenih lijekova u većem tjelesnom sustavu, biootisak je otvorio vrata prikupljanju podataka kao i neinvazivne načine da se vidi kako ljudsko tijelo djeluje s određenim tvarima, što bi moglo dovesti do personaliziraniji lijek za bolesnikove i manje nuspojave.