Sisu
- Kuidas bioprint töötab
- Biotrükk kiibil
- Biotrükk ja luuülekanded
- Biotrükk ja taastav nahk ja koed
- Bioprindivad vereanumad
Kuidas bioprint töötab
3D-printer on võimeline pakkuma sügavust kõigele, mida see trükib, ja bioprint teeb seda, jagades objekti loomiseks kihtidena biomaterjale nagu elusrakud, sünteetiline liim ja kollageenitellingud. Seda protsessi nimetatakse lisandite valmistamiseks - printerisse sisestatud materjalid tahkestuvad 3D-objekti loomiseks.
Kuid see pole nii lihtne kui materjalide 3D-printerisse panemine ja nupule vajutamine. Lisandite valmistamise etappi jõudmiseks peab printer saama kavandi - arvuti loodud pildi sellest, mida ta proovib luua. Seejärel materjalid, mida soovite objekti jaoks printerisse sisestatud. Printer loeb digitaalse faili, mille olete talle andnud, samal ajal printides materjalid, mille andsite talle kihtidena, et soovitud objekt uuesti luua. Iga kiht jahtub ja kleepub üksteise külge (tänu kollageenile, liimile või mõnel juhul lihtsalt rakkudele endile), luues ühe tahke ja stabiilse tüki.
Elusrakkude (mida tavaliselt nimetatakse bioinkiks) bioprinterisse toitmiseks saamiseks on teadlastel mitmeid teid. Esiteks saab neid võtta otse patsiendilt, kellele nad bioprindivad. Või kui neid kasutatakse teadusuuringute eesmärgil või juhtudel, kui nad ei saa patsiendi enda rakke kasutada, võib kasutada täiskasvanud tüvirakke, kuna neid saab kasutada kudede taastootmiseks biotrükiks vajalike rakutüüpide jaoks.
Bioprinteri kasutatav plaan on sageli patsiendi skannimine. See võimaldab bioprinteril koe taastada, viidates skannimisele ja kasutades õhukesi, täpseid kihte koe ülesehitamiseks või printimiseks.
Biotrükk kiibil
Üks viis, kuidas 3D-bioprintimist praegu teadus- ja meditsiiniringkondades kasutatakse, on regeneratiivse meditsiini testimine. Harvardi Wyssi instituudis on teadlased välja töötanud 3D-bioprinteri, mis suudab toota elusate inimrakkude vaskulariseeritud kudesid, mis on prinditud kiibile. Nad kasutavad seda koe kiibil, et ühendada see vaskulaarse kanaliga, mis võimaldab uuringutel anda koele toitaineid kasvu ja arengu jälgimiseks.
Kiibil koe kasvatamise võime aitab teadlastel uurida nii regeneratiivse meditsiini uusi tehnikaid kui ka ravimite testimist. 3D-bioprint abil saavad teadlased uurida ka kiipide loomise erinevaid meetodeid. Üks saavutus oli kiibil südame loomine koos anduritega uurimistööks ja andmete kogumiseks. See võib olla varem nõudnud loomkatseid või muid meetmeid.
Biotrükk ja luuülekanded
Meditsiinipraktika osas on veel palju õppida ja katsetada inimese suurusele vastavate bioprinditud elundite loomisel. Kuid luu ja neid ümbritsevate liigeste probleemide lahendamiseks tehakse märkimisväärseid samme, näiteks luude pookimise valdkonnas.
Kõige tähelepanuväärsemad edusammud on Walesi Swansea ülikooli teadlastel. Meeskonna bioprinterid saavad luua regenereeriva ja vastupidava materjali abil spetsiaalse kujuga kunstlikke luumaterjale. Iirimaa AMBER Science Foundationi Iirimaa ja Iirimaal Dublinis asuva Trinity College'i teadlased on loonud luumaterjali 3D biotrüki toetamise protsessi, et aidata kasvaja resektsioonidest, traumadest ja infektsioonidest põhjustatud defekte, samuti luude geneetilisi deformatsioone.
Inglismaal asuvas Nottinghami ülikoolis on selles meditsiini valdkonnas ka kasu saavutatud, trükkides asendatava luu koopia biotrükiga ja kattes selle tüvirakkudega. Tellingud asetatakse keha sisse. Aja jooksul asendatakse see tüvirakkude abil täielikult uue luuga.
Biotrükk ja taastav nahk ja koed
Nahk on bioprintimiseks edukas meditsiinivaldkond, kuna masin on printimise ajal kihiline. Kuna nahk on mitmekihiline elund, mis koosneb igas kihis erinevatest rakkudest, on teadlased lootusrikkad, et aja jooksul võib biotrükk aidata nahakihtide, näiteks pärisnaha ja epidermise, taastootmist.
Põhja-Carolinas asuva Wake Forest'i meditsiinikooli teadlased uurivad seda tähelepanelikult, kui tegemist on ohvrite põletamisega, kellel pole haavade hooldamisel ja paranemisel abiks koristamiseks piisavalt kahjustamata nahka. Sel juhul saaks bioprinter selle patsiendi haavainfot skannerilt (sealhulgas vajalik sügavus ja rakutüübid), et aidata luua uut nahka, mida saaks patsiendil kasutada.
Pennsylvania osariigi ülikoolis töötavad teadlased 3D-bioprintimise kallal, mis võib luua kõhre, mis aitab parandada põlveliigese kudesid ja muid keha kulumise tõttu kulunud piirkondi, samuti nahka ja muid elundi tervisele hädavajalikke närvisüsteemi kudesid. .
Bioprindivad vereanumad
Bioloogilise printeri abil veresoonte taastamise oskus on kasulik mitte ainult võimalusel neid otse patsiendile siirdada, vaid ka ravimite testimiseks ja isikupärastatud meditsiiniks. Brighami ja naistehaigla teadlased on selles meditsiini valdkonnas võitnud, trükkides veresoontena kasutatavaid agarooskiude. Teadlased leidsid, et need bioprinditud veresooned on piisavalt tugevad, et liikuda ja moodustada suuremaid võrke, selle asemel, et olemasoleva struktuuri ümber lahustuda.
Sõna Verywellist
Bioprindist tulenevad uuringud on põnevad ja kuigi teadmisi ja kasu on saavutatud tänu luude, naha, veresoonte, kõhre ja isegi elundite bioprintimisvõimalustele, on enne paljusid veel palju edusamme neist tavadest kohandatakse meditsiiniks.
Mõni võib siiski olla valmis varem kui teine. Bioprintimise ja naha uurijate puhul on loodetavasti teadus viie aasta jooksul valmis sõduritele, kes kogevad lahingus ulatuslikke põletushaavu. Teistel bioprintimise aladel, nagu näiteks elundite loomine inimeste jaoks kasutamiseks, on arengus veel võimalus minna.
Kui tegemist on keha protsesside matkimisega ja teatud ravimite koostoime jälgimisega keha suuremas süsteemis, on bioprintimine avanud uksed andmete kogumisel ning mitteinvasiivsetel viisidel näha, kuidas inimkeha suhtleb teatud ainetega, mis võib viia personaalsem ravim patsiendi jaoks ja vähem kõrvaltoimeid.