Съдържание
- Как работи биопечатът
- Биопечат върху чип
- Биопечат и костни присадки
- Биопечат и регенеративна кожа и тъкани
- Биопечат на кръвоносни съдове
Как работи биопечатът
3D принтерът е в състояние да осигури дълбочина на каквото и да отпечатва, а биопринтерът прави това, като разпределя биоматериали като живи клетки, синтетично лепило и колагенови скелета на слоеве, за да създаде обект. Този процес се нарича адитивно производство - материалите, подадени в принтера, се втвърдяват, когато излязат, за да създадат 3D обект.
Но това не е толкова просто като поставяне на материали в 3D принтер и натискане на бутон. За да стигне до етапа на производство на добавки, принтерът трябва да получи план - компютърно генерирано изображение на това, което се опитва да създаде. След това материалите, които искате да използвате за обекта, като се подават в принтера. Принтерът чете цифровия файл, който сте му дали, докато разпечатва материалите, които сте му дали, на слоеве, за да пресъздаде желания обект. Всеки слой ще се охлади и ще се залепи един за друг (благодарение на колагена, лепилото или в някои случаи само на самите клетки), създавайки едно твърдо, стабилно парче.
За да накарат живите клетки (обикновено наричани bioink) да се хранят в биопринтер, има редица пътища, които изследователите могат да предприемат. Първо, те могат да бъдат взети директно от пациента, за когото правят биопечат. Или, ако се използват за изследователски цели или в случаи, когато не могат да използват собствени клетки на пациента, могат да се използват възрастни стволови клетки, тъй като те могат да бъдат манипулирани за типа клетки, необходими за биопечат, за да се пресъздаде тъкан.
Планът, който биопринтерът използва, често е сканиране на пациента. Това позволява на биопринтера да пресъздаде тъкан, като се позове на сканирането и използва тънки, прецизни слоеве, за да изгради или отпечата тъканта.
Биопечат върху чип
Един от начините, по които 3D биопечат се използва в момента в научните и медицинските общности, е за тестване на регенеративна медицина. В Института Wyss в Харвард изследователите са разработили 3D биопринтер, който може да произвежда васкуларизирани тъкани на живи човешки клетки, отпечатани на чип. Те използват тази тъкан върху чип, за да я свържат със съдов канал, което позволява на изследванията да дадат на тъканта хранителни вещества за наблюдение на растежа и развитието.
Способността да растат тъкани на чип помага на изследователите да изследват новите техники в регенеративната медицина, както и тестването на лекарства. Използвайки 3D биопринтер, изследователите могат да разгледат и различни методи за създаване на чипове. Едно постижение беше създаването на сърце на чип със сензори за целите на изследванията и събирането на данни. Това може да е изисквало преди това изпитвания върху животни или други мерки.
Биопечат и костни присадки
Що се отнася до практикуването на медицина, има още много какво да се научи и тества при създаването на биопечатни органи, които се мащабират до човешкия размер. Но се правят значителни стъпки, например в областта на присаждането на кости, за да се отстранят проблеми с костите и ставите, които ги заобикалят.
Най-забележителният напредък идва от изследователи от университета Суонзи в Уелс. Биопринтерите на екипа могат да създават изкуствени костни материали в специфични форми, необходими с помощта на регенериращ и траен материал. Изследователи от AMBER Science Foundation Ireland и Trinity College в Дъблин, Ирландия са създали процес в подкрепа на 3D биопечат на костен материал, за да помогнат при дефекти, причинени от туморни резекции, травми и инфекции, както и генетични костни деформации.
Университетът в Нотингам в Англия също е постигнал успехи в тази област на медицината, като биопринтира копие на костта, която те заместват, и я покрива със стволови клетки. Скелето е поставено вътре в тялото. С течение на времето, с помощта на стволовите клетки, той е напълно заменен от нова кост.
Биопечат и регенеративна кожа и тъкани
Кожата е успешна област на медицината за биопечат, поради способността на машината да наслоява, докато печата. Тъй като кожата е многослоен орган, състоящ се от различни клетки във всеки слой, изследователите се надяват, че с течение на времето биопечатът може да помогне за възпроизвеждането на слоевете на кожата като дермата и епидермиса.
Изследователите от Медицинското училище „Уейк Форест“ в Северна Каролина внимателно разглеждат това, когато става въпрос за изгаряне на жертви, които нямат достатъчно невредима кожа, за да съберат реколтата, за да помогнат за грижите и заздравяването на рани. В този случай биопринтерът ще получи информация за раната на пациента от скенер (включително необходимите дълбочина и видове клетки), за да помогне за създаването на нова кожа, която след това може да се използва върху пациента.
В държавния университет в Пенсилвания изследователите работят върху 3D биопринтиране, което може да създаде хрущял, за да помогне за възстановяване на тъканите в коленете и други области, често износени от износване в тялото, както и кожата и други тъкани на нервната система, които са от съществено значение за здравето на органите .
Биопечат на кръвоносни съдове
Способността за пресъздаване на кръвоносни съдове с помощта на биопринтер е полезна не само при възможността да ги трансплантирате директно в пациент, но и за тестване на лекарства и персонализирана медицина. Изследователи от Brigham и Women’s Hospital са постигнали успех в тази област на медицината, като отпечатват агарозни влакна, които служат като кръвоносни съдове. Изследователите установиха, че тези биопечатани кръвоносни съдове са достатъчно силни, за да се движат и да образуват по-големи мрежи, вместо да се разтварят около съществуваща структура.
Дума от Verywell
Изследванията, произтичащи от биопечат, са очарователни и макар да има голям напредък в знанията и печалбите, получени от способността да се биопринтират кости, кожа, кръвоносни съдове, хрущяли и дори органи, все още има много повече напредък пред много от тези практики са адаптирани в медицината.
Някои обаче може да са готови по-рано от други. В случая на биопечат и изследовател на кожата се надяваме да подготвим науката в рамките на пет години за войници, които са претърпели големи изгаряния в битка. Други области на биопечат, като пресъздаване на органи, които хората да използват, все още имат път за развитие.
Когато става въпрос за имитиране на телесните процеси и наблюдение на взаимодействието на определени лекарства в по-голямата система на организма, биопечатът отвори врати за събиране на данни, както и неинвазивни начини да се види как човешкото тяло взаимодейства с определени вещества, което може да доведе до по-персонализирано лекарство за нежелани реакции на пациента и по-малко.