Bioprintere er en spesiell type 3D-skriver. Basert på datastyrt kontroll av vevsteknikk kan de produsere vev eller biomatriser. I fremtiden skal det være mulig å produsere organer og kunstige levende vesener med deres hjelp.
Hva er en bioprinter?
Bioprintere er en spesiell type 3D-skriver. Bioprintere er tekniske enheter for å trykke biologiske vev og organer i tre dimensjoner ved å overføre dem til levende celler. Dette feltet for 3D-utskrift er fortsatt på et eksperimentelt stadium og blir hovedsakelig undersøkt i vitenskapelige studier ved universiteter. Målet er å skape muligheten for å produsere funksjonelle erstatningsvev og organer som kan brukes i medisinsk behandling. Aktivitetsordet til bioprinter kalles bioprinting. Bioprinting starter med den grunnleggende sammensetningen av målvevet eller organet. Bioprinteren brukes utelukkende i laboratoriemiljø. Den spesielle 3D-skriveren lagrer og danner tynne lag med celler via en utskrift hode som et resultat. For å gjøre dette, hode av bioprinteren beveger seg mot venstre, høyre, opp eller ned. Bioprintere bruker bioblekk eller bioprosesseringsprotokoller for å bygge organiske materialer. Dette er biopolymerer med celler fra levende organismer og hydrogeler som inneholder opptil 90% Vann. Strømningsegenskapen må beregnes nøyaktig. På den ene siden, masse må være flytende nok slik at nålene på sprøytene ikke tettes, og på den annen side må den være tilstrekkelig solid slik at målets struktur er holdbar. Andre bruksområder for bioprinting inkluderer transplantasjon, kirurgisk terapi, vevsteknikk og rekonstruktiv kirurgi.
Former, typer og arter
For tiden brukes bioskrivere veldig sporadisk i den kommersielle sektoren. Fordi bioprinting er i utviklingsstadiet, er modne arter eller typer bioprintere for tiden ubekreftet. I prinsippet kan imidlertid enhver 3D-skriver brukes til bioprinting. For å gjøre det, ofte brukt PVC pulver må erstattes med passende celler. Det testes også prosesser som det er mulig å utvikle bioskrivere fra vanlige blekkskrivere. Det må stilles høye krav til bioblekk. For eksempel må ethvert stoff som skal brukes til kliniske formål, oppfylle strenge internasjonale spesifikasjoner. Før de brukes i biotrykk, må slike stoffer gjennomgå flere års testing.
Struktur og driftsmåte
Måten en bioprinter fungerer på, ligner veldig på driftsprinsippet til en vanlig 3D-skriver. Former bygges opp ved hjelp av en ekstruder. Imidlertid ingen PVC pulver brukes, som det er tilfelle med konvensjonelle 3D-skrivere, men en polymergel, vanligvis basert på alginat. Nåværende bioprintere, som brukes sporadisk i praksis, produserer dråper som hver inneholder mellom 10,000 og 30,000 individuelle celler. Organiseringen av disse enkeltcellene, basert på passende vekstfaktorer, antas å komme sammen for å danne funksjonelle vevsstrukturer. Bioprintere krever temperaturkontroll for nøyaktig utskrift. Nåværende biotrykkere er romlig veldig store og kan være flere meter i bredde, lengde og høyde. En datamaskin, vanligvis plassert utenfor skriveren, styrer sprøytestemplene. Grunnlaget for dette er de digitalt tilgjengelige dataene til en 3D-modell. Bioinka skyves ut av opptil åtte dyser, og den tiltenkte strukturen er bygget opp på en plattform.
Medisinske og helsemessige fordeler
I prinsippet forventes det at bioprintere vil bli brukt på tre områder spesielt i fremtiden: medisin, næringsmiddelindustri og syntetisk biologi. I medisin kan bruk av bioprintere tenkes og tenkes i underfeltene til kirurgisk terapi, rekonstruktiv kirurgi, organdonasjon, og transplantasjon. Spesielt når det gjelder organer fra bioprintere, er en stor fordel åpenbar: nøyaktig samsvar med kroppen beregnet på transplantasjon. På denne måten kan søket etter et passende donororgan som samsvarer med det mottakende organet, som foreløpig fortsatt er nødvendig, avbrytes. I rekonstruktiv kirurgi forventes forenkling og forbedring. Her kan det tenkes prosedyrer der celler tas fra forskjellige deler av pasientens kropp - som ører, fingre og knær. Disse cellene multipliseres i et laboratorium. Biopolymer tilsettes deretter. Fra en slik suspensjon kan bioprinteren i teorien bygge et transplantat. Dette blir deretter implantert i pasienten. Kroppens egne celler nedbryter deretter biopolymeren over tid. Fordelen kan særlig ligge i at transplantasjonen ikke avvises av kroppen. Videre kan en slik transplantasjon vokse med kroppen. Årsaken til denne positive egenskapen er at implantatet er knyttet til pasientens vekstkontrollsystem. Forskningsfeltet om bruk av bio-implantater i medisin fortsetter å vokse. For øyeblikket er produksjonen av transplantater fra brusk, som en nese, er veldig tenkelig. Mer kritisk er produksjonen av organer i kroppen. Spesielt er antall kapillærer som kreves for å forsyne organene foreløpig ikke tenkelig med den nødvendige presisjonen. Et annet problem kan oppstå fra det faktum at i komplekse strukturer som kroppsorganer, må forskjellige celler koordineres og kommunisere med hverandre for å utføre forskjellige funksjoner. Bioprintere kan også brukes til å produsere kjøtt i næringsmiddelindustrien. De første selskapene har - ifølge sine egne uttalelser - allerede trykket slike produkter. Disse sies å være både velsmakende og billigere enn slakting. Imidlertid er ikke noe kjøtt trykt med bioprinting i øyeblikket i salg.
