» » » Что такое биопринтеры?


Биопринтеры производят ткани поэтапно, как 3D-принтер пластиковые и металлические материалы, причем печатающая головка перемещается во всех направлениях, чтобы разместить клетки там, где они нужны.

Один из самых ранних биопринтеров был разработан Макото Накамурой. Он заметил, что стандартные струйные принтеры выпускают капельки чернил, которые примерно того же размера, что и человеческие клетки.

Макото адаптировала технологию струйной печати для создания функционирующего биопринтера в 2008 году, с помощью которого он напечатал искусственный кровеносный сосуд. Он использовал альгинатный гидрогель с насадкой из коммерческого струйного принтера с субстратом, изготовленным из раствора хлорида кальция.

Несмотря на то, что кровеносный сосуд был напечатан стандартным 3D-методом, биотрансляция значительно сложнее. Воссоздание тканей и органов также требует восстановления структур и функций внутри ткани, включая сигнальные сети, клеточные взаимодействия, множественные типы клеток и физиологическую активность.

Традиционные подходы к тканевой инженерии обычно используют какой-то изготовленный 3D-каркас для создания структуры трехмерных клеток. Однако эти подходы не способны воспроизводить сложные внутренние структуры тканей.

Преимущество биопечати заключается в том, что его аддитивный подход позволяет воспроизводить тонкие 3D-структуры внутри ткани с точным контролем позиционирования клеток.

Биочернила

3D-принтеры обычно использовали небиосовместимые чернила, часто содержащие токсичные органические растворители, изготовленные в суровых условиях окружающей среды. Разработка биосовместимых чернил является одной из первых проблем, которые необходимо преодолеть для достижения правильной биотрансляции. Для трехмерных принтеров была предложена четырехуровневая система классификации. Ниже перечислены следующие категории:

  • Уровень 1: чернила для печати небиосовместимых материалов, таких как 3D-модель, основанная на данных компьютерной томографии
  • Уровень 2: чернила для печати биосовместимых материалов, таких как 3D-протезы
  • Уровень 3: чернила для тканевой инженерии – биоразлагаемые материалы
  • Уровень 4: чернила для тканевой инженерии – биологически релевантные материалы с использованием таких компонентов, как живые клетки и внеклеточные матрицы

Идеальная биоинформация для изготовления органов должна обладать двумя основными качествами. Во-первых, она должна содержать оптимальные физико-химические свойства. Во-вторых, она должна быть цитосовместимой и способной возвращать клеточно-опосредованную матрицу ремоделирования во время роста, созревания и регенерации ткани.

Другие качества, которые следует учитывать, включают вязкость, упругость, кинетику гелеобразования, гидратацию и биодеградацию. Реальное сырье, такое как внеклеточный матрикс, биомолекулы и живые клетки, является оптимальными для биопреобразования.