Bioprinter

Bioprinter er en spesiell type 3D-skriver. På grunnlag av datastyret vevteknikk kan de produsere vev eller bioarrays. I fremtiden skal det være mulig med deres hjelp å produsere organer og kunstige levende vesener.

Hva er en bioprinter?

Bioprintere er tekniske enheter for tredimensjonal utskrift av biologiske vev og organer ved å overføre dem til levende celler. Dette området 3D-utskrift er fremdeles på et eksperimentelt stadium og undersøkes hovedsakelig i vitenskapelige studier på universiteter. Målet er å skape muligheten for å produsere funksjonelt erstatningsvev og organer som kan brukes i medisinsk behandling.

Begrepet brukt for å beskrive bioprinteren kalles bioprinting. Bioprinting begynner med den grunnleggende sammensetningen av målvevet eller målorganet. Bioprinteren brukes bare i et laboratoriemiljø. Den spesielle 3D-skriveren lagrer og danner tynne lag med celler via et skrivehode som et resultat. For å gjøre dette, beveger hodet på bioprinteren venstre, høyre, opp eller ned.

Bioprinters bruker bio-blekk eller bio-prosess logger for å bygge organiske materialer. Dette er biopolymerer med celler fra levende vesener og hydrogel med en andel på opptil 90% vann. Flyteegenskapen må beregnes nøyaktig. På den ene siden må massen være flytende nok slik at kanylene til sprøytene ikke tetter seg, og på den andre siden må den være tilstrekkelig fast slik at målets struktur er holdbar.

Andre bruksområder for bioavtrykk inkluderer transplantasjoner, kirurgisk terapi, vevsingeniør og rekonstruktiv kirurgi.

Former, typer og typer

For øyeblikket brukes bioprintere bare veldig sporadisk i kommersiell sektor. Siden bioprinting er i utviklingsfasen, er modne typer eller typer bioprinters for øyeblikket ikke bekreftet. I prinsippet kan imidlertid hvilken som helst 3D-skriver brukes til bioavtrykk. For dette formålet må PVC-pulveret som vanligvis brukes erstattes av passende celler. Det testes også prosesser som det er mulig å utvikle bioprintere fra vanlige blekkskrivere.

Bio-blekket må oppfylle høye krav. For eksempel må hvert stoff som skal brukes til kliniske formål oppfylle strenge internasjonale krav. Før de kan brukes i bioprinting, må slike stoffer underkastes årelange tester.

Struktur og funksjonalitet

Funksjonen til en bioprinter er veldig lik det funksjonelle prinsippet for en vanlig 3D-skriver. Former er bygget ved hjelp av en ekstruder. Imidlertid brukes ikke PVC-pulver, som tilfellet er med konvensjonelle 3D-skrivere, men en polymergel, vanligvis basert på alginat.

Nåværende bioprintere, som tidvis brukes i praksis, produserer dråper som hver inneholder mellom 10.000 og 30.000 individuelle celler. Organiseringen av disse individuelle cellene skal komme sammen og danne funksjonelle vevsstrukturer på grunnlag av tilsvarende vekstfaktorer.

Bioprintere krever temperaturkontroll for nøyaktig utskrift. Nåværende bio-printere er romlig veldig store og kan være flere meter i bredde, lengde og høyde. Stempelene på sprøytene styres via en datamaskin, som vanligvis er plassert utenfor skriveren. Grunnlaget for dette er de digitalt tilgjengelige dataene til en 3D-modell. Bio-blekket presses ut av opptil åtte sprøytedyser, og den tiltenkte strukturen er bygget på en plattform.

Medisinske og helsemessige fordeler

I utgangspunktet skal biotrykkere brukes på tre områder, særlig: innen medisin, matindustrien og syntetisk biologi. Innen medisin kan man tenke og planlegge bruk av bioprintere i underområdene kirurgisk terapi, rekonstruktiv kirurgi, organdonasjon og transplantasjoner.En stor fordel er tydelig, spesielt med organer fra bioprintere: den nøyaktige tilpasningen til kroppen beregnet for transplantasjonen. På denne måten kan søket etter et passende donororgan som er egnet for mottakerkroppen, stoppes.

I rekonstruktiv kirurgi forventes forenkling og forbedring. Prosedyrer kan tenkes her der celler tas fra pasienten fra forskjellige deler av kroppen - for eksempel ører, fingre og knær. Disse cellene blir forplantet i et laboratorium. Deretter tilsettes biopolymer. Bioprinteren kan teoretisk bygge en transplantasjon fra en slik suspensjon. Dette brukes til pasienten. Kroppens egne celler bryter deretter ned biopolymeren over tid. Den spesielle fordelen kan være at kroppen ikke avviser transplantasjonen. Videre kan en slik transplantasjon vokse med kroppen. Årsaken til denne positive egenskapen er at implantatet er knyttet til pasientens vekstkontroll.

Forskningsfeltet om bruk av bioprintere i medisin fortsetter å vokse. For øyeblikket er det veldig tenkelig å lage transplantasjoner fra brusk, som en nese. Produksjonen av kroppsorganer sees mer kritisk. Spesielt kan antallet kapillærer som kreves for å tilføre organene foreløpig ikke tenkes med den nødvendige nøyaktighet. Et annet problem kan oppstå fra det faktum at i så komplekse strukturer som kroppsorganer må forskjellige celler koordineres og kommuniseres med hverandre for å kunne utføre forskjellige funksjoner.

Bioprintere kan også brukes til å produsere kjøtt i matindustrien. I følge egne uttalelser har de første selskapene allerede trykket slike produkter. Disse skal være velsmakende og rimeligere enn slakting. Imidlertid er ikke noe kjøtt trykt av bioprinting for tiden tilgjengelig i butikkene.