Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργεί το Bioprinting
- Βιοτυπία σε ένα τσιπ
- Βιοτυπία και μοσχεύματα οστών
- Βιοτυπία και αναγεννητική επιδερμίδα και ιστός
- Σκάφη αίματος βιολογικής εκτύπωσης
Πώς λειτουργεί το Bioprinting
Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής είναι σε θέση να παρέχει βάθος σε ό, τι εκτυπώνει, και ένας βιολογικός εκτυπωτής το κάνει διανέμοντας βιοϋλικά όπως ζωντανά κύτταρα, συνθετική κόλλα και ικριώματα κολλαγόνου σε στρώματα για να δημιουργήσει ένα αντικείμενο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται πρόσθετη κατασκευή - τα υλικά που τροφοδοτούνται στον εκτυπωτή στερεοποιούνται καθώς βγαίνουν για να δημιουργήσουν ένα αντικείμενο 3D.
Αλλά δεν είναι τόσο απλό όσο η τοποθέτηση υλικών σε έναν εκτυπωτή 3D και το πάτημα ενός κουμπιού. Για να φτάσει στο στάδιο κατασκευής των προσθέτων, ο εκτυπωτής πρέπει να λάβει ένα σχεδιάγραμμα-μια εικόνα που δημιουργείται από υπολογιστή για το τι προσπαθεί να δημιουργήσει. Στη συνέχεια, τα υλικά που θέλετε να χρησιμοποιήσετε για το αντικείμενο τροφοδοτήθηκαν στον εκτυπωτή. Ο εκτυπωτής διαβάζει το ψηφιακό αρχείο που το έχετε δώσει ενώ εκτυπώνει τα υλικά που το δώσατε σε στρώσεις για να αναδημιουργήσει το επιθυμητό αντικείμενο. Κάθε στρώμα θα κρυώσει και θα κολλήσει το ένα στο άλλο (χάρη στο κολλαγόνο, κόλλα ή, σε ορισμένες περιπτώσεις μόνο στα ίδια τα κύτταρα), δημιουργώντας ένα συμπαγές, σταθερό κομμάτι.
Προκειμένου τα ζωντανά κύτταρα (που συνήθως αναφέρονται ως βιοσυνδέσεις) να τροφοδοτούνται σε βιοπρόγραμμα, υπάρχουν αρκετές διαδρομές που μπορούν να ακολουθήσουν οι ερευνητές. Κατ 'αρχάς, μπορούν να ληφθούν απευθείας από τον ασθενή για τον οποίο είναι βιογραφικό. Ή, εάν χρησιμοποιείται για ερευνητικούς σκοπούς ή σε περιπτώσεις που δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενήλικα βλαστοκύτταρα, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον τύπο των κυττάρων που απαιτούνται για τη βιοεκτύπωση για την αναδημιουργία ιστών.
Το προσχέδιο που χρησιμοποιεί ένας βιοπρόεδρος είναι συχνά μια σάρωση του ασθενούς. Αυτό επιτρέπει στον βιολογικό εκτυπωτή να αναδημιουργήσει τον ιστό με αναφορά στη σάρωση και χρησιμοποιώντας λεπτά, ακριβή στρώματα για τη δημιουργία ή εκτύπωση του ιστού.
Βιοτυπία σε ένα τσιπ
Ένας από τους τρόπους με τους οποίους η τρισδιάστατη βιολογική εκτύπωση χρησιμοποιείται στις επιστημονικές και ιατρικές κοινότητες είναι ο έλεγχος της αναγεννητικής ιατρικής. Στο Ινστιτούτο Wyss στο Χάρβαρντ, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα τρισδιάστατο βιοπρότυπο που μπορεί να παράγει αγγειοποιημένους ιστούς ζωντανών ανθρώπινων κυττάρων που τυπώνονται σε ένα τσιπ. Χρησιμοποιούν αυτόν τον ιστό σε ένα τσιπ για να το συνδέσουν σε ένα αγγειακό κανάλι, το οποίο επιτρέπει στις έρευνες να δώσουν στον ιστό τα θρεπτικά συστατικά για την παρακολούθηση της ανάπτυξης και της ανάπτυξης.
Η ικανότητα ανάπτυξης ιστού σε ένα τσιπ βοηθά τους ερευνητές να εξετάσουν νέες τεχνικές στην αναγεννητική ιατρική καθώς και τις δοκιμές φαρμάκων. Χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο βιογραφικό, οι ερευνητές μπορούν επίσης να εξετάσουν διαφορετικές μεθόδους δημιουργίας τσιπ. Ένα επίτευγμα ήταν η δημιουργία μιας καρδιάς σε ένα τσιπ, με αισθητήρες για σκοπούς έρευνας και συλλογής δεδομένων. Αυτό μπορεί να απαιτούσε προηγουμένως δοκιμές σε ζώα ή άλλα μέτρα.
Βιοτυπία και μοσχεύματα οστών
Όσον αφορά την εξάσκηση της ιατρικής, υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουμε και να δοκιμάσουμε για τη δημιουργία βιογραφικών οργάνων που είναι κλιμακωτά στο ανθρώπινο μέγεθος. Αλλά γίνονται σημαντικά βήματα, όπως στην περιοχή του οστικού μοσχεύματος για την επίλυση προβλημάτων με τα οστά και τις αρθρώσεις που τα περιβάλλουν.
Η πιο αξιοσημείωτη πρόοδος προέρχεται από ερευνητές του Πανεπιστημίου Swansea στην Ουαλία. Οι βιογραφικοί εκτυπωτές της ομάδας μπορούν να δημιουργήσουν τεχνητά οστά υλικά σε συγκεκριμένα σχήματα που απαιτούνται χρησιμοποιώντας αναγεννητικό και ανθεκτικό υλικό. Ερευνητές στο AMBER Science Foundation Ireland και το Trinity College στο Δουβλίνο της Ιρλανδίας δημιούργησαν μια διαδικασία για την υποστήριξη τρισδιάστατης βιοτύπωσης υλικού οστού για να βοηθήσουν σε ελαττώματα που προκαλούνται από εκτομές όγκου, τραύμα και μόλυνση, καθώς και γενετικές παραμορφώσεις των οστών.
Το Πανεπιστήμιο του Νότιγχαμ στην Αγγλία έχει επίσης κερδίσει σε αυτόν τον τομέα της ιατρικής, βιογραφώντας ένα αντίγραφο του οστού που αντικαθιστούν και το επικαλύπτουν με βλαστικά κύτταρα. Το ικρίωμα τοποθετείται μέσα στο σώμα. Με την πάροδο του χρόνου, με τη βοήθεια των βλαστικών κυττάρων, αντικαθίσταται εντελώς από ένα νέο οστό.
Βιοτυπία και αναγεννητική επιδερμίδα και ιστός
Η επιδερμίδα είναι ένας επιτυχημένος τομέας της ιατρικής βιολογικής εκτύπωσης λόγω της ικανότητας του μηχανήματος να στρώσει καθώς τυπώνει. Δεδομένου ότι το δέρμα είναι ένα πολυστρωματικό όργανο, αποτελούμενο από διαφορετικά κύτταρα σε κάθε στρώμα, οι ερευνητές ελπίζουν ότι με την πάροδο του χρόνου η βιοτυπία μπορεί να βοηθήσει στην αναπαραγωγή των στρωμάτων του δέρματος, όπως το δέρμα και η επιδερμίδα.
Οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Wake Forest στη Βόρεια Καρολίνα το εξετάζουν προσεκτικά όταν πρόκειται να κάψουν θύματα που δεν έχουν αρκετό δέρμα χωρίς φθορές για να συγκομίσουν για να βοηθήσουν στη φροντίδα και την επούλωση των πληγών. Σε αυτήν την περίπτωση, ο βιοπρόεδρος θα λάβει τις πληροφορίες πληγών του ασθενούς από έναν σαρωτή (συμπεριλαμβανομένων των απαιτούμενων τύπων βάθους και κυττάρων) για να βοηθήσει στη δημιουργία νέου δέρματος που θα μπορούσε στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί στον ασθενή.
Στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας, οι ερευνητές εργάζονται για την τρισδιάστατη βιολογική εκτύπωση που μπορεί να δημιουργήσει χόνδρο για να βοηθήσει στην επιδιόρθωση ιστού στα γόνατα και σε άλλες περιοχές που συνήθως φθείρονται από φθορά στο σώμα, καθώς και δέρμα και άλλους ιστούς του νευρικού συστήματος που είναι απαραίτητοι για την υγεία των οργάνων. .
Σκάφη αίματος βιολογικής εκτύπωσης
Η ικανότητα αναδημιουργίας αιμοφόρων αγγείων με τη χρήση βιοπρογράμματος είναι χρήσιμη όχι μόνο για τη δυνατότητα μεταμόσχευσής τους απευθείας σε έναν ασθενή, αλλά και για δοκιμές φαρμάκων και εξατομικευμένη ιατρική. Οι ερευνητές στο Brigham και το γυναικείο νοσοκομείο έχουν κερδίσει σε αυτόν τον τομέα της ιατρικής εκτυπώνοντας ίνες αγαρόζης που χρησιμεύουν ως αιμοφόρα αγγεία. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα βιογραφημένα αιμοφόρα αγγεία είναι αρκετά ισχυρά για να μετακινούνται και να σχηματίζουν μεγαλύτερα δίκτυα, αντί να διαλύονται γύρω από μια υπάρχουσα δομή.
Μια λέξη από το Verywell
Η έρευνα που προέρχεται από τη βιολογική εκτύπωση είναι συναρπαστική και ενώ έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στη γνώση και τα οφέλη από την ικανότητα βιολογικού οστού, δέρματος, αιμοφόρων αγγείων, χόνδρου, ακόμη και οργάνων, υπάρχει ακόμη πολύ περισσότερη πρόοδος που πρέπει να γίνει πριν από πολλά από αυτές τις πρακτικές προσαρμόζονται στην ιατρική.
Μερικοί όμως μπορεί να είναι έτοιμοι νωρίτερα από άλλους. Στην περίπτωση της βιολογικής εκτύπωσης και του δέρματος, ο ερευνητής ελπίζει να προετοιμάσει την επιστήμη εντός πέντε ετών για στρατιώτες που αντιμετωπίζουν εκτεταμένα εγκαύματα στη μάχη. Άλλοι τομείς βιολογικής εκτύπωσης, όπως η αναδημιουργία οργάνων για χρήση από τον άνθρωπο, εξακολουθούν να έχουν έναν τρόπο να αναπτυχθούν.
Όσον αφορά τη μίμηση των διαδικασιών του σώματος και την παρατήρηση της αλληλεπίδρασης ορισμένων φαρμάκων στο μεγαλύτερο σύστημα του σώματος, η βιοτυπία έχει ανοίξει πόρτες στη συλλογή δεδομένων καθώς και μη επεμβατικούς τρόπους για να δει πώς το ανθρώπινο σώμα αλληλεπιδρά με ορισμένες ουσίες, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πιο εξατομικευμένο φάρμακο για ασθενείς και λιγότερες παρενέργειες.