Turinys
- Kaip veikia biografinis spausdinimas
- Biografinis spausdinimas ant lusto
- Biografinis spausdinimas ir kaulų skiepijimas
- Biopiešimas ir regeneruojanti oda ir audiniai
- Biografinis kraujo indai
Kaip veikia biografinis spausdinimas
3D spausdintuvas gali suteikti gylį bet kokiam spausdinimui, o bioprinteris tai daro, paskirstydamas biomedžiagas, tokias kaip gyvos ląstelės, sintetiniai klijai ir kolageno pastoliai, kad sukurtų objektą. Šis procesas vadinamas priedų gamyba - į spausdintuvą tiekiamos medžiagos sukietėja, kai jos sukuria 3D objektą.
Bet tai nėra taip paprasta, kaip įdėti medžiagas į 3D spausdintuvą ir paspausti mygtuką. Norėdami patekti į priedų gamybos etapą, spausdintuvas turi gauti planą - kompiuterio sugeneruotą vaizdą apie tai, ką bando sukurti. Tada medžiagos, kurias norite naudoti objektui, tiekiamos į spausdintuvą. Spausdintuvas nuskaito skaitmeninį failą, kurį jam davėte, spausdindamas duotas medžiagas sluoksniais, kad atkurtumėte norimą objektą. Kiekvienas sluoksnis atvės ir prilips vienas prie kito (dėka kolageno, klijų ar kai kuriais atvejais tik pačių ląstelių), sukurdamas vieną tvirtą, stabilų gabalėlį.
Norint, kad gyvos ląstelės (paprastai vadinamos bioinku) patektų į bioprinterį, tyrinėtojai gali rinktis daugybę būdų. Pirma, juos galima paimti tiesiogiai iš paciento, kuriam jie spausdina bioprintą. Arba, jei jie naudojami tyrimų tikslais arba tais atvejais, kai jie negali naudoti paties paciento ląstelių, gali būti naudojamos suaugusių kamieninės ląstelės, nes jomis galima manipuliuoti pagal ląstelių tipą, reikalingą bioprintui atkurti audinį.
Bioprinterio naudojamas projektas dažnai yra paciento nuskaitymas. Tai leidžia bioprinteriui atkurti audinį, atsižvelgiant į nuskaitymą ir naudojant plonus, tikslius sluoksnius, kad audinys būtų sukauptas ar atspausdintas.
Biografinis spausdinimas ant lusto
Vienas iš būdų, kaip šiuo metu mokslo ir medicinos bendruomenėse naudojamas 3D biografinis spausdinimas, yra regeneracinės medicinos testavimas. Harvardo Wyso institute mokslininkai sukūrė 3D bioprinterį, kuris gali gaminti vaskuliarizuotus gyvų žmogaus ląstelių audinius, atspausdintus ant lusto. Jie naudoja šį audinį luste, kad sujungtų jį su kraujagyslių kanalu, o tai leidžia tyrimams duoti maistinių medžiagų audiniui stebėti augimą ir vystymąsi.
Gebėjimas auginti audinį mikroschemoje padeda mokslininkams ištirti naujus regeneracinės medicinos metodus, taip pat išbandyti vaistus. Naudodami 3D bioprinterį, mokslininkai taip pat gali ištirti įvairius lustų kūrimo metodus. Vienas pasiekimas buvo sukurti širdį ant lusto su jutikliais tyrimų ir duomenų rinkimo tikslais. Tam anksčiau gali reikėti bandymų su gyvūnais ar kitų priemonių.
Biografinis spausdinimas ir kaulų skiepijimas
Kalbant apie praktiką medicinoje, dar reikia daug ko išmokti ir išbandyti kuriant biopieštus organus, kurie būtų pritaikyti žmogaus dydžiui. Tačiau atliekami dideli žingsniai, pavyzdžiui, kaulų skiepijimo srityje, siekiant išspręsti kaulų ir juos supančių sąnarių problemas.
Ryškiausią pažangą pasiekė Velso Svonsio universiteto mokslininkai. Komandos bioprinteriai gali sukurti specifinių formų dirbtines kaulų medžiagas, reikalingas naudojant regeneruojančią ir patvarią medžiagą. Tyrėjai iš Airijos AMBER mokslo fondo ir Trejybės koledžo Dubline, Airijoje sukūrė 3D kaulinio audinio bioprintą, kad padėtų išspręsti defektus, kuriuos sukelia naviko rezekcijos, traumos ir infekcijos, taip pat genetines kaulų deformacijas.
Anglijos Notingemo universitetas taip pat pasiekė pranašumų šioje medicinos srityje, biografiškai atspausdindamas kaulo, kurį jie keičia, kopiją ir padengdami jį kamieninėmis ląstelėmis. Pastoliai dedami į kūno vidų. Laikui bėgant, kamieninių ląstelių pagalba, jis visiškai pakeičiamas nauju kaulu.
Biopiešimas ir regeneruojanti oda ir audiniai
Oda yra sėkminga medicinos sritis biografiniam spausdinimui, nes spausdinimo mašina sugeba sluoksniuotis. Kadangi oda yra daugiasluoksnis organas, susidedantis iš skirtingų sluoksnių kiekviename sluoksnyje, mokslininkai tikisi, kad laikui bėgant biografinis spausdinimas gali padėti atkurti odos sluoksnius, tokius kaip derma ir epidermis.
Šiaurės Karolinos Wake Foresto medicinos mokyklos mokslininkai atidžiai į tai žiūri, kai reikia deginti aukas, kurios neturi pakankamai nepažeistos odos derliui, kad galėtų padėti žaizdoms prižiūrėti ir gydyti. Tokiu atveju bioprinteris gautų informaciją apie paciento žaizdas iš skaitytuvo (įskaitant gylį ir reikalingus ląstelių tipus), kad padėtų sukurti naują odą, kurią vėliau būtų galima naudoti pacientui.
Pensilvanijos valstijos universitete mokslininkai dirba su 3D bioprintais, kurie gali sukurti kremzles, padedančias atstatyti audinius keliuose ir kitose srityse, kurias paprastai dėvisi kūno nusidėvėjimas, taip pat odą ir kitus nervų sistemos audinius, būtinus organų sveikatai. .
Biografinis kraujo indai
Gebėjimas atkurti kraujagysles naudojant biologinį spausdintuvą yra naudingas ne tik galimybei jas tiesiogiai persodinti pacientui, bet ir atliekant narkotikų testavimą bei individualizuotą mediciną. Brighamo ir Moterų ligoninės mokslininkai šioje medicinos srityje laimėjo spausdindami agarozės pluoštus, kurie tarnauja kaip kraujagyslės. Tyrėjai nustatė, kad šios biologiškai atspausdintos kraujagyslės yra pakankamai stiprios judėti ir formuoti didesnius tinklus, o ne ištirpti aplink esamą struktūrą.
Žodis iš „Wellwell“
Tyrimai, atsirandantys iš biografinio spausdinimo, yra žavūs, ir nors buvo pasiekta daug pažangos ir laimėjimo iš gebėjimo spausdinti kaulus, odą, kraujagysles, kremzles ir net organus, vis tiek reikia padaryti dar daugiau pažangos prieš daugelį šių praktikų yra pritaikytos medicinoje.
Kai kurie gali būti pasirengę greičiau nei kiti. Biopiešimo ir odos tyrinėtojai tikisi, kad per penkerius metus mokslas bus parengtas kariams, kurie kovoje patiria didelius apdegimus. Kitos biografinio spausdinimo sritys, pavyzdžiui, organų atkurimas žmonėms naudoti, vis dar turi kelią.
Kai reikia imituoti kūno procesus ir stebėti tam tikrų vaistų sąveiką didesnėje organizmo sistemoje, biografinis spausdinimas atvėrė duris renkant duomenis, taip pat neinvazinius būdus, kaip pamatyti, kaip žmogaus kūnas sąveikauja su tam tikromis medžiagomis, o tai gali sukelti labiau individualizuotas vaistas pacientui ir mažiau šalutinis poveikis.