Bioprinter

Bioprinter là một loại máy in 3D đặc biệt. Trên cơ sở kỹ thuật mô được điều khiển bằng máy tính, chúng có thể tạo ra các mô hoặc các tia sinh học. Trong tương lai, có thể với sự giúp đỡ của họ để sản xuất nội tạng và các sinh vật nhân tạo.

Máy in sinh học là gì?

Máy in sinh học là thiết bị kỹ thuật để in ba chiều các mô và cơ quan sinh học bằng cách chuyển chúng đến các tế bào sống. Lĩnh vực in 3D này vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm và chủ yếu đang được nghiên cứu trong các nghiên cứu khoa học ở các trường đại học. Mục đích là tạo ra khả năng sản xuất mô và cơ quan thay thế chức năng có thể được sử dụng trong điều trị y tế.

Thuật ngữ dùng để mô tả máy in sinh học được gọi là máy in sinh học. Quá trình in sinh học bắt đầu với thành phần cơ bản của mô đích hoặc cơ quan đích. Máy in sinh học chỉ được sử dụng trong môi trường phòng thí nghiệm. Kết quả là máy in 3D đặc biệt này sẽ lưu trữ và tạo thành các lớp tế bào mỏng thông qua đầu in. Để làm điều này, đầu của máy vận chuyển sinh học di chuyển sang trái, phải, lên hoặc xuống.

Máy in sinh học sử dụng mực sinh học hoặc nhật ký quy trình sinh học để xây dựng vật liệu hữu cơ. Đây là các chất tạo màng sinh học với các tế bào từ cơ thể sống và hydrogel với tỷ lệ nước lên đến 90%. Thuộc tính dòng chảy phải được tính toán chính xác. Một mặt, khối lượng phải đủ lỏng để các ống của ống tiêm không bị tắc nghẽn, mặt khác, nó phải đủ rắn để cấu trúc của mục tiêu được bền.

Các ứng dụng khác để in sinh học bao gồm cấy ghép, liệu pháp phẫu thuật, kỹ thuật mô và phẫu thuật tái tạo.

Hình dạng, loại & loại

Hiện tại, máy in sinh học chỉ được sử dụng rất ít trong lĩnh vực thương mại. Vì in sinh học đang trong giai đoạn phát triển, các loại máy in sinh học trưởng thành hoặc các loại máy in sinh học hiện chưa được xác minh. Tuy nhiên, về nguyên tắc, bất kỳ máy in 3D nào cũng có thể được sử dụng để in sinh học. Với mục đích này, bột PVC thường được sử dụng phải được thay thế bằng các ô thích hợp. Các quy trình cũng đang được thử nghiệm để có thể phát triển máy in sinh học từ máy in phun thông thường.

Mực sinh học phải đạt yêu cầu cao. Ví dụ, mọi chất được sử dụng cho mục đích lâm sàng phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của quốc tế. Trước khi có thể được sử dụng trong in sinh học, những chất này phải trải qua nhiều năm thử nghiệm.

Cấu trúc & chức năng

Hoạt động của máy in sinh học rất giống với nguyên tắc hoạt động của máy in 3D thông thường. Khuôn được chế tạo bằng máy đùn. Tuy nhiên, bột PVC không được sử dụng, như trường hợp của các máy in 3D thông thường, mà là một loại gel polyme, thường dựa trên alginate.

Máy in sinh học hiện tại, đôi khi được sử dụng trong thực tế, tạo ra các giọt nhỏ mà mỗi giọt chứa từ 10.000 đến 30.000 tế bào riêng lẻ. Tổ chức của các tế bào riêng lẻ này nên kết hợp với nhau để tạo thành cấu trúc mô chức năng trên cơ sở các yếu tố tăng trưởng tương ứng.

Máy in sinh học yêu cầu kiểm soát nhiệt độ để in chính xác. Máy chạy nước sinh học hiện nay rất lớn về mặt không gian và có thể dài vài mét về chiều rộng, chiều dài và chiều cao. Các pit tông của ống tiêm được điều khiển thông qua một máy tính, máy tính này thường được đặt bên ngoài máy in. Cơ sở cho điều này là dữ liệu kỹ thuật số có sẵn của mô hình 3D. Mực sinh học được ép từ tối đa tám vòi phun và cấu trúc dự kiến ​​được xây dựng trên một nền tảng.

Lợi ích y tế & sức khỏe

Về nguyên tắc, máy in sinh học sẽ được sử dụng trong ba lĩnh vực cụ thể: trong y học, công nghiệp thực phẩm và sinh học tổng hợp. Trong y học, việc sử dụng máy in sinh học trong các lĩnh vực phụ của liệu pháp phẫu thuật, phẫu thuật tái tạo, hiến tặng và cấy ghép nội tạng là có thể hình dung và được lên kế hoạch.Một lợi thế chính là hiển nhiên, đặc biệt là với các cơ quan từ máy in sinh học: sự phối hợp chính xác với cơ thể dự định cấy ghép. Bằng cách này, việc tìm kiếm cơ quan hiến tặng phù hợp với cơ thể người nhận có thể bị dừng lại.

Trong phẫu thuật tái tạo, người ta mong đợi sự đơn giản hóa và cải thiện. Ở đây có thể hình dung các thủ tục trong đó bệnh nhân được lấy các tế bào từ các bộ phận khác nhau của cơ thể - chẳng hạn như tai, ngón tay và đầu gối. Các tế bào này được nhân giống trong phòng thí nghiệm. Sau đó, biopolymer được thêm vào. Máy in sinh học về mặt lý thuyết có thể tạo ra một bộ phận cấy ghép từ hệ thống treo như vậy. Điều này được sử dụng cho bệnh nhân. Các tế bào của chính cơ thể sau đó sẽ phá vỡ biopolymer theo thời gian. Ưu điểm đặc biệt có thể là cơ thể không từ chối việc cấy ghép. Hơn nữa, cấy ghép như vậy có thể phát triển cùng với cơ thể. Lý do cho đặc tính tích cực này là việc cấy ghép có liên quan đến việc kiểm soát sự phát triển của bệnh nhân.

Lĩnh vực nghiên cứu về việc sử dụng máy in sinh học trong y học tiếp tục phát triển. Hiện nay, việc ghép sụn, ví dụ như mũi, là điều rất dễ hiểu. Việc sản xuất các cơ quan trong cơ thể được xem xét nghiêm túc hơn. Đặc biệt, số lượng mao mạch cần thiết để cung cấp cho các cơ quan hiện không thể hình dung được với độ chính xác cần thiết. Một vấn đề khác có thể nảy sinh từ thực tế là trong các cấu trúc phức tạp như các cơ quan trong cơ thể, các tế bào khác nhau phải được phối hợp và giao tiếp với nhau để có thể thực hiện các chức năng khác nhau.

Máy in sinh học cũng có thể được sử dụng để sản xuất thịt trong ngành công nghiệp thực phẩm. Theo tuyên bố của chính họ, những công ty đầu tiên đã in thành công những sản phẩm như vậy. Chúng phải ngon và ít tốn kém hơn so với giết mổ. Tuy nhiên, hiện tại các cửa hàng không có thịt được in bằng cách in sinh học.