Bioprinter

Bioprinter är en speciell typ av 3D-skrivare. På grundval av datorstyrd vävnadsteknik kan de producera vävnader eller bioarrays. I framtiden borde det vara möjligt med deras hjälp att producera organ och konstgjorda levande varelser.

Vad är en bioprinter?

Bioprinters är tekniska apparater för tredimensionell tryckning av biologiska vävnader och organ genom att överföra dem till levande celler. Detta område med 3D-tryckning är fortfarande på ett experimentellt stadium och undersöks främst i vetenskapliga studier vid universitet. Målet är att skapa möjligheten att producera funktionell ersättningsvävnad och organ som kan användas i medicinsk behandling.

Termen som används för att beskriva bioprinteren kallas bioprinting. Biotryck börjar med den grundläggande sammansättningen av målvävnaden eller organet. Bioprinter används endast i en laboratoriemiljö. Den speciella 3D-skrivaren lagrar och bildar tunna lager av celler via ett skrivhuvud som ett resultat. För att göra detta rör bioprinterens huvud vänster, höger, upp eller ner.

Bioprinters använder bio-bläck eller bio-process loggar för att bygga organiska material. Dessa är biopolymerer med celler från levande varelser och hydrogel med upp till 90% vatten. Flödesegenskapen måste beräknas exakt. Å ena sidan måste massan vara tillräckligt flytande så att kanylerna i sprutorna inte täcks och å andra sidan måste den vara tillräckligt solid så att målets struktur är hållbar.

Andra användningar för biotryck inkluderar transplantationer, kirurgisk terapi, vävnadsteknik och rekonstruktiv kirurgi.

Former, typer och typer

För närvarande används bioprinters endast mycket sällan i den kommersiella sektorn. Eftersom bioprinting är i utvecklingsfasen verifieras för närvarande mogna typer eller typer av bioprinters. I princip kan emellertid vilken som helst 3D-skrivare användas för bioprinting. För att göra detta måste det vanliga PVC-pulvret ersättas med lämpliga celler. Dessutom testas processer med vilka det är möjligt att utveckla bioskrivare från vanliga bläckstråleskrivare.

Biofärgen måste uppfylla höga krav. Till exempel måste varje ämne som ska användas för kliniska ändamål uppfylla strikta internationella krav. Innan de kan användas i biotryck måste sådana ämnen underkastas åratal.

Struktur och funktionalitet

Funktionen för en bioprinter är mycket lik den funktionella principen för en vanlig 3D-skrivare. Formar byggs upp med en extruder. Men PVC-pulver används inte, som är fallet med konventionella 3D-skrivare, utan en polymergel, vanligtvis baserad på alginat.

Nuvarande bioavtryckare, som ibland används i praktiken, producerar droppar som vardera innehåller mellan 10 000 och 30 000 enskilda celler. Organiseringen av dessa enskilda celler bör samlas för att bilda funktionella vävnadsstrukturer på grundval av motsvarande tillväxtfaktorer.

Bioprinters kräver temperaturreglering för exakt utskrift. Nuvarande bioskrivare är rumsligt mycket stora och kan vara flera meter i bredd, längd och höjd. Sprutans kolvar styrs via en dator, som vanligtvis finns utanför skrivaren. Grunden för detta är digitala data från en 3D-modell. Biobläcket pressas ut upp till åtta sprutmunstycken och den avsedda strukturen är byggd på en plattform.

Medicinska & hälsofördelar

I princip ska bioavtryckare användas inom tre områden särskilt: inom medicin, livsmedelsindustrin och syntetisk biologi. Inom medicin kan man tänka och planera användningen av bioavtryckare i underområdena kirurgisk terapi, rekonstruktiv kirurgi, organdonation och transplantationer.En stor fördel är uppenbar, särskilt med organ från bioprinters: exakt anpassning till kroppen avsedd för transplantationen. På detta sätt kan sökningen efter ett lämpligt givarorgan som är lämpligt för den mottagande kroppen stoppas.

Vid rekonstruktiv kirurgi förväntas förenkling och förbättring. Förfaranden är tänkbara här där celler tas från patienten från olika delar av kroppen - till exempel öron, fingrar och knän. Dessa celler sprids i ett laboratorium. Sedan tillsätts biopolymer. Bioprinteren kan teoretiskt bygga en transplantation från en sådan suspension. Detta används för patienten. Kroppens egna celler bryter sedan ned biopolymeren över tiden. Den speciella fördelen kan vara att transplantationen inte avvisas av kroppen. Dessutom skulle en sådan transplantation kunna växa med kroppen. Anledningen till denna positiva egenskap är att implantatet är kopplat till patientens tillväxtkontroll.

Forskningsområdet för användning av bioprinters i medicin fortsätter att växa. För närvarande är det mycket tänkbart att göra transplantat från brosk, som en näsa. Produktionen av kroppsorgan ses mer kritiskt. I synnerhet kan antalet kapillärer som krävs för att förse organen för närvarande inte föreställas med den nödvändiga noggrannheten. Ett annat problem kan uppstå genom det faktum att i sådana komplexa strukturer som kroppsorgan måste olika celler samordnas och kommunicera med varandra för att kunna utföra olika funktioner.

Bioprinters kan också användas för att producera kött i livsmedelsindustrin. Enligt sina egna uttalanden har de första företagen redan framgångsrikt tryckt sådana produkter. Dessa bör vara både välsmakande och billigare än slakt. Emellertid finns inget kött tryckt med biotryck för närvarande tillgängligt i butikerna.