Bioprinter

Bioprinter er en speciel type 3D-printer. På grundlag af computerstyret vævsteknik kan de fremstille væv eller bioarrays. I fremtiden skulle det være muligt med deres hjælp at producere organer og kunstige levende væsener.

Hvad er en bioprinter?

Bioprintere er tekniske enheder til tredimensionel udskrivning af biologisk væv og organer ved at overføre dem til levende celler. Dette område med 3D-udskrivning er stadig på et eksperimentelt stadium og undersøges hovedsageligt i videnskabelige studier på universiteter. Målet er at skabe muligheden for at producere funktionelt erstatningsvæv og organer, der kan bruges til medicinsk behandling.

Udtrykket brugt til at beskrive bioprinter kaldes bioprint. Bioprintning begynder med den grundlæggende sammensætning af målvævet eller organet. Bioprinteren bruges kun i et laboratoriemiljø. Den specielle 3D-printer gemmer og danner som et resultat tynde lag af celler via et printerhoved. For at gøre dette bevæger bioprinterens hoved venstre, højre, op eller ned.

Bioprintere bruger bioblæk eller bioproceslogfiler til at opbygge organiske materialer. Dette er biopolymerer med celler fra levende væsener og hydrogel med op til 90% vand. Flowegenskabet skal beregnes nøjagtigt. På den ene side skal massen være flydende nok, så sprøjtenes kanyler ikke tilstoppes, og på den anden side skal den være tilstrækkelig solid, så målets struktur er holdbar.

Andre anvendelser til bioprint er transplantationer, kirurgisk terapi, vævsteknik og rekonstruktiv kirurgi.

Former, typer og typer

I øjeblikket bruges bioprintere kun meget sjældent i den kommercielle sektor. Da bioprint er i udviklingsfasen, er modne typer eller typer af bioprintere i øjeblikket ikke verificeret. I princippet kan imidlertid enhver 3D-printer bruges til bioprint. For at gøre dette skal det anvendte PVC-pulver udskiftes med passende celler. Derudover testes processer, med hvilke det er muligt at udvikle bioprintere fra normale inkjetprintere.

Bioblækket skal opfylde høje krav. For eksempel skal ethvert stof, der skal bruges til kliniske formål, opfylde strenge internationale krav. Inden de kan bruges til bioprint, skal sådanne stoffer underkastes mange års testning.

Struktur og funktionalitet

Funktionen af ​​en bioprinter ligner meget det funktionelle princip for en almindelig 3D-printer. Forme er bygget op ved hjælp af en ekstruder. Imidlertid anvendes ikke PVC-pulver, som det er tilfældet med konventionelle 3D-printere, men en polymergel, normalt baseret på alginat.

Nuværende bioprintere, som lejlighedsvis bruges i praksis, producerer dråber, der hver indeholder mellem 10.000 og 30.000 individuelle celler. Organiseringen af ​​disse individuelle celler skal samles og danne funktionelle vævsstrukturer på grundlag af tilsvarende vækstfaktorer.

Bioprintere kræver temperaturstyring for præcis udskrivning. De nuværende bioprintere er rumligt meget store og kan være flere meter i bredde, længde og højde. Sprøjternes stempler styres via en computer, der normalt er placeret uden for printeren. Grundlaget herfor er de digitalt tilgængelige data for en 3D-model. Bioblækket presses ud af op til otte sprøjtedyser, og den tilsigtede struktur er bygget på en platform.

Medicinske og sundhedsmæssige fordele

I princippet skal bioprintere anvendes inden for tre områder, især: inden for medicin, fødevareindustrien og syntetisk biologi. Inden for medicin kan man tænke og planlægge brugen af ​​bioprintere i underområderne kirurgisk terapi, rekonstruktiv kirurgi, organdonation og transplantationer.En stor fordel er åbenlyst, især med organer fra bioprintere: den nøjagtige tilpasning til kroppen beregnet til transplantationen. På denne måde kan søgningen efter et passende donororgan, der er egnet til det modtagende organ, stoppes.

Ved rekonstruktiv kirurgi forventes forenkling og forbedring. Procedurer er tænkelige her, hvor celler tages fra patienten fra forskellige dele af kroppen - for eksempel ører, fingre og knæ. Disse celler formeres i et laboratorium. Derefter tilsættes biopolymer. Bioprinteren kan teoretisk bygge en transplantation fra en sådan suspension. Dette bruges til patienten. Kroppens egne celler nedbryder derefter biopolymeren over tid. Den særlige fordel kunne være, at transplantationen ikke afvises af kroppen. Desuden kunne en sådan transplantation vokse med kroppen. Årsagen til denne positive egenskab er, at implantatet er knyttet til patientens vækstkontrol.

Forskningsområdet for anvendelse af bioprintere i medicin vokser fortsat. I øjeblikket er det meget tænkeligt at fremstille transplantater fra brusk som en næse. Produktionen af ​​kropsorganer ses mere kritisk. Især kan antallet af kapillærer, der kræves for at forsyne organerne, ikke i øjeblikket forestilles med den nødvendige nøjagtighed. Et andet problem kan opstå fra det faktum, at i så komplekse strukturer som kropsorganer skal forskellige celler koordineres og kommunikere med hinanden for at kunne udføre forskellige funktioner.

Bioprintere kan også bruges til at producere kød i fødevareindustrien. Ifølge deres egne udsagn har de første virksomheder allerede med succes trykt sådanne produkter. Disse skal være både velsmagende og billigere end slagtning. Dog er der i øjeblikket ikke noget kød, der er trykt med bioprint, i butikkerne.