Bioprinter

Bioprinter เป็นเครื่องพิมพ์สามมิติชนิดพิเศษ บนพื้นฐานของวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์สามารถผลิตเนื้อเยื่อหรือสารชีวภาพได้ ในอนาคตควรเป็นไปได้ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาในการผลิตอวัยวะและสิ่งมีชีวิตเทียม

ไบโอปรินเตอร์คืออะไร?

เครื่องพิมพ์ชีวภาพเป็นอุปกรณ์ทางเทคนิคสำหรับการพิมพ์เนื้อเยื่อและอวัยวะทางชีวภาพแบบสามมิติโดยการถ่ายโอนไปยังเซลล์ที่มีชีวิต พื้นที่ของการพิมพ์ 3 มิตินี้ยังอยู่ในขั้นทดลองและส่วนใหญ่จะถูกตรวจสอบในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ในมหาวิทยาลัย จุดมุ่งหมายคือการสร้างความเป็นไปได้ในการผลิตเนื้อเยื่อทดแทนและอวัยวะที่สามารถใช้ในการรักษาพยาบาลได้

คำที่ใช้อธิบาย bioprinter เรียกว่า bioprinting การพิมพ์ทางชีวภาพเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบพื้นฐานของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะเป้าหมาย ไบโอปรินเตอร์ใช้เฉพาะในห้องปฏิบัติการเท่านั้น เครื่องพิมพ์ 3 มิติพิเศษจะจัดเก็บและสร้างชั้นเซลล์บาง ๆ ผ่านทางหัวพิมพ์ ในการทำเช่นนี้ส่วนหัวของไบโอปรินเตอร์จะเลื่อนไปทางซ้ายขวาขึ้นหรือลง

เครื่องพิมพ์ชีวภาพใช้หมึกชีวภาพหรือบันทึกกระบวนการทางชีวภาพเพื่อสร้างวัสดุอินทรีย์ สิ่งเหล่านี้เป็นสารชีวภาพที่มีเซลล์จากสิ่งมีชีวิตและไฮโดรเจลที่มีสัดส่วนของน้ำมากถึง 90% ต้องคำนวณคุณสมบัติการไหลอย่างแน่นอน ในอีกด้านหนึ่งมวลจะต้องเป็นของเหลวเพียงพอเพื่อให้ cannulas ของกระบอกฉีดยาไม่อุดตันและในทางกลับกันต้องมีความแน่นเพียงพอเพื่อให้โครงสร้างของชิ้นงานมีความทนทาน

การใช้งานอื่น ๆ สำหรับการพิมพ์ทางชีวภาพ ได้แก่ การปลูกถ่ายการผ่าตัดบำบัดวิศวกรรมเนื้อเยื่อและการผ่าตัดสร้างใหม่

รูปร่างประเภทและประเภท

ในขณะนี้เครื่องพิมพ์ชีวภาพมีการใช้งานในเชิงพาณิชย์เพียงประปรายเท่านั้น เนื่องจากการพิมพ์ไบโออยู่ในขั้นตอนการพัฒนาจึงยังไม่มีการตรวจสอบประเภทหรือประเภทของเครื่องพิมพ์ชีวภาพที่เป็นผู้ใหญ่ อย่างไรก็ตามโดยหลักการแล้วเครื่องพิมพ์ 3 มิติใด ๆ ก็สามารถใช้สำหรับการพิมพ์ทางชีวภาพได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ผงพีวีซีที่ใช้มักจะต้องถูกแทนที่ด้วยเซลล์ที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีการทดสอบวิธีการที่สามารถพัฒนาเครื่องพิมพ์ชีวภาพจากเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทปกติได้

หมึกชีวภาพต้องเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นสูง ตัวอย่างเช่นสารทุกชนิดที่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสากลที่เข้มงวด ก่อนที่จะนำไปใช้ในการพิมพ์ทางชีวภาพได้สารดังกล่าวจะต้องผ่านการทดสอบหลายปี

โครงสร้างและการทำงาน

การทำงานของไบโอปรินเตอร์นั้นคล้ายคลึงกับหลักการทำงานของเครื่องพิมพ์สามมิติทั่วไป แม่พิมพ์สร้างขึ้นโดยใช้เครื่องอัดรีด อย่างไรก็ตามไม่ได้ใช้ผงพีวีซีเช่นเดียวกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไป แต่เจลโพลีเมอร์มักขึ้นอยู่กับอัลจิเนต

เครื่องพิมพ์ชีวภาพในปัจจุบันซึ่งใช้ในทางปฏิบัติเป็นครั้งคราวผลิตหยดที่แต่ละเซลล์มีระหว่าง 10,000 ถึง 30,000 เซลล์ การจัดระเบียบของเซลล์แต่ละเซลล์เหล่านี้ควรรวมตัวกันเพื่อสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อที่ใช้งานได้บนพื้นฐานของปัจจัยการเจริญเติบโตที่สอดคล้องกัน

เครื่องพิมพ์ชีวภาพต้องการการควบคุมอุณหภูมิเพื่อการพิมพ์ที่แน่นอน เครื่องพิมพ์ชีวภาพในปัจจุบันมีขนาดใหญ่มากและมีความกว้างความยาวและความสูงได้หลายเมตร ลูกสูบของกระบอกฉีดยาถูกควบคุมผ่านคอมพิวเตอร์ซึ่งโดยปกติจะอยู่นอกเครื่องพิมพ์ พื้นฐานสำหรับสิ่งนี้คือข้อมูลที่มีอยู่แบบดิจิทัลของโมเดล 3 มิติ หมึกชีวภาพถูกกดออกจากหัวฉีดสเปรย์มากถึงแปดหัวและโครงสร้างที่ต้องการจะถูกสร้างขึ้นบนแท่น

ประโยชน์ทางการแพทย์และสุขภาพ

โดยทั่วไปเครื่องพิมพ์ชีวภาพจะต้องใช้ในสามด้านโดยเฉพาะ: ในทางการแพทย์อุตสาหกรรมอาหารและชีววิทยาสังเคราะห์ ในทางการแพทย์การใช้ไบโอปรินเตอร์ในส่วนย่อยของการผ่าตัดบำบัดการผ่าตัดเสริมสร้างการบริจาคอวัยวะและการปลูกถ่ายเป็นไปได้และมีการวางแผนไว้ข้อได้เปรียบที่สำคัญชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอวัยวะจากเครื่องพิมพ์ชีวภาพ: การประสานงานที่แน่นอนกับร่างกายที่มีไว้สำหรับการปลูกถ่าย ด้วยวิธีนี้การค้นหาอวัยวะของผู้บริจาคที่เหมาะสมกับร่างกายที่ได้รับสามารถหยุดได้

ในการผ่าตัดเสริมสร้างคาดว่าจะทำให้ง่ายขึ้นและดีขึ้น ขั้นตอนเป็นไปได้ที่นี่ซึ่งเซลล์ถูกนำมาจากผู้ป่วยจากส่วนต่างๆของร่างกายเช่นหูนิ้วและหัวเข่า เซลล์เหล่านี้แพร่กระจายในห้องปฏิบัติการ จากนั้นจะเพิ่มไบโอโพลิเมอร์ ไบโอปรินเตอร์สามารถสร้างการปลูกถ่ายจากสารแขวนลอยดังกล่าวได้ในทางทฤษฎี ใช้สำหรับผู้ป่วย เซลล์ของร่างกายเองก็สลายไบโอโพลิเมอร์เมื่อเวลาผ่านไป ข้อดีคือร่างกายไม่ปฏิเสธการปลูกถ่าย นอกจากนี้การปลูกถ่ายดังกล่าวอาจเติบโตไปพร้อมกับร่างกาย เหตุผลสำหรับคุณสมบัติเชิงบวกนี้คือรากเทียมเชื่อมโยงกับการควบคุมการเจริญเติบโตของผู้ป่วย

สาขาการวิจัยเกี่ยวกับการใช้เครื่องพิมพ์ชีวภาพในการแพทย์ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ในขณะนี้การปลูกถ่ายอวัยวะจากกระดูกอ่อนเช่นจมูกเป็นไปได้มาก การผลิตอวัยวะของร่างกายมีความสำคัญมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจำนวนเส้นเลือดฝอยที่ต้องใช้ในการจัดหาอวัยวะในปัจจุบันไม่สามารถจินตนาการได้ด้วยความแม่นยำที่ต้องการ ปัญหาอีกประการหนึ่งอาจเกิดจากความจริงที่ว่าในโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นอวัยวะของร่างกายเซลล์ต่าง ๆ จะต้องประสานงานและสื่อสารกันเพื่อให้สามารถทำหน้าที่ต่าง ๆ ได้

เครื่องพิมพ์ชีวภาพสามารถใช้ในการผลิตเนื้อสัตว์ในอุตสาหกรรมอาหารได้ ตามคำแถลงของตนเอง บริษัท แรก ๆ ได้พิมพ์ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวสำเร็จแล้ว สิ่งเหล่านี้ควรมีรสชาติอร่อยและไม่แพงกว่าการฆ่า อย่างไรก็ตามปัจจุบันไม่มีการพิมพ์เนื้อสัตว์โดยการพิมพ์ไบโอพรินต์ในร้านค้า