3D-біопринтинг – Для чого необхідний 3D-біопринтинг?

3Д-біопринтинг – це технологія, за якою створюються об’ємні деталі на основі клітин із застосуванням тривимірного друку. Техніка полягає в тому, що тут застосовується для друку не пластмаса, а гідрогель і реальні клітини, щоб вийшов скаффолд. Гідрогель – це штучно створений матеріал, який поглинає вологу, складається з гідрофільних натуральних полімерів, що сприяють скупченню та збереженню вологи. Такий гідрогель застосовується як біочорнила, саме тієї сировини, з якої в результаті виходить необхідний продукт.

 Для чого потрібен 3D-біопринтинг?

Біопринтинг на тривимірному принтері дозволяє друкувати моделі органів, це технологія, що має величезні перспективи, яка дозволяє вирощувати здорові та живі органи замість тих, які пошкоджені або відсутні. Крім тривимірного принтера, для біопринтингу потрібна модель необхідного органу, клітини людини та середовище, де зберігатиметься орган до пересадки.

Органи, які надруковані за допомогою біопрінгтингу, набагато кращі за протези та трансплантати. Вони мають такі ж функції, як і справжні і не відкидаються з людини, якщо виготовлені з ДНК пацієнта. Біопринтинг зменшує час, який потрібний для отримання необхідного органу та допомагає зберегти життя пацієнтам, які потребують термінової пересадки.

Виготовлення трансплантата – дуже важливий процес, який постійно вивчається вченими. Маси людей отримують травми або ушкоджують тканини чи органи. Але на жаль, не кожен може дозволити собі трансплантати, як мінімум, через нестачу органів. Щоб вирішити цю проблему, вчені з галузі тканинної інженерії націлилися на виготовлення замінників для вдосконалення підходів до терапії. Успішні рішення в цій галузі означали б, що кожен, хто отримав травму тканин або органів, міг би отримати в поліклініці миттєво інженерну копію та повноцінно відновити організм. Природно, створення повноцінного людського органу буде реально ще не скоро, але в даній сфері є великі результати.

Як відбувається 3D-біопринтинг?

Групи дослідників та різні підприємства розвивають різні види біопрінгтингу.

  1. Каркасний – нарощування клітин відбувається на неорганічну основу, яка пропадає під час створення природних клітинних зв’язків. Основна проблема – це вибір матеріалу, що є так само еластичним чи жорстким, як і орган, який потрібно замінити. У нього має бути оперативна деградація, щоб матеріал не заважав процесу зміцнення міжклітинного матриксу та швидко розчинявся, не залишивши за собою токсичних сполук. Для каркасного принтінга підійде гідрогель, титан, желатин та полімери з біологічних матеріалів або синтетики.
  2. Бескаркасний – нанесення на основу із гідрогелю готових клітин. Під час того, як клітини знаходяться в принтері, вони холодні та розташовані у сфероїдах із гідрогелю. Коли відбувається друк, температура клітин становить 36,6. У цей момент сфероїди розчиняються, та якщо з клітин створюється каркас. Такий тип друку не настільки популярний, як каркасний і є складнішим.
  3. Мімікрія – інноваційна технологія, за якою розробляються повноцінні копії органів. Це біодрук на рівні молекул, для мімікрії зараз проводять ретельні лабораторні дослідження клітинної природи.

Способи тривимірного біодруку

  1. Струйні. Перші біопринтери були струминними. У таких пристроях біоматеріал розташований у картриджах. У процесі він розпорошується на підкладку із гідрогелю. Мінус такого друку – нечіткий викид крапель та можливість закупорювання розпилювача, через що може загинути біоматеріал. Струменевий тип друку не підійде для в’язких матеріалів, тому що їх не вдасться розпорошувати. Сфера застосування такого принтера – відтворення кісткової, м’язової, хрящової тканин та шкіри. З плюсів – низька вартість та можливість масово створювати прототипи.
  2. Мікро Екструзійні. Цей варіант використовується в неорганічному тривимірному друку. Щоб запустити процес, застосовується пневматична подача біоматеріалу екструдер, який укладає клітини. Чіткість принтера залежить від кількості головок. Мінус такої техніки – якщо клітини укладати занадто щільно, то виживе зовсім небагато. Зате ця технологія підійде для тривимірного друку дуже щільних органів, тут тонка настройка подачі матеріалу завдяки регуляції тиску.
  3. Лазерні – популярні у промисловій сфері, але використовуються й у біопринтингу. Для друку застосовується лазер для нагрівання скла з рідким субстратом клітин. У потрібній точці створюється надсильний тиск, що виштовхує клітини на необхідне місце в підкладці. Між променем і склом з біологічним матеріалом поміщається матеріал, що відбиває, що зменшує потужність променя. З мінусів – велика концетрація металу в клітинах від того, що відбиває елемент випаровується, а також дорога вартість процесу. Натомість укладання матеріалу можна тримати під контролем на максимум.

Перспективи біодруку

Тривимірний біодрук стає все популярнішим. І поки що головними клієнтами фірм з біодруком. є великі фармацевтичні компанії. Вони сприяють прискоренню тестування лікарських засобів, проводячи досліди відразу на надрукованих людських органах.

Біопринтери не будуть знаходитись у кожній лікарні через 5 років, але окремі пацієнти вже стають здоровими завдяки цій технології. Розвиток біологічного друку веде до медичної практики, де стає простіше позбавитися пошкодженої кінцівки та створити нову, ніж займатися лікуванням різних складних травм

У майбутньому медицина зведе до мінімуму механічне втручання у організм.

Також, тривимірний друк стане цікавим у косметології та пластичній хірургії. Є ймовірність, що у майбутньому люди зможуть змінювати зовнішні дані та органи так само просто, як зараз телефони.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]