Saturs
- Kā darbojas bioprintings
- Bioprint uz mikroshēmas
- Bioprintings un kaulu potzari
- Bioprintings un reģenerējoša āda un audi
- Biopiederošie asinsvadi
Kā darbojas bioprintings
3D printeris spēj nodrošināt dziļumu neatkarīgi no tā, ko tas drukā, un bioprinteris to dara, sadalot tādus biomateriālus kā dzīvās šūnas, sintētisko līmi un kolagēna sastatnes slāņos, lai izveidotu objektu. Šo procesu sauc par piedevu ražošanu - printerī ievadītie materiāli tiek nostiprināti, kad tie rodas, lai izveidotu 3D objektu.
Bet tas nav tik vienkārši, kā ievietot materiālus 3D printerī un nospiest pogu. Lai nokļūtu piedevu ražošanas stadijā, printerim jāsaņem rasējums - datora ģenerēts attēls par to, ko tas mēģina izveidot. Pēc tam materiālus, kurus vēlaties izmantot objektam, ievieto printerī. Printeris nolasa digitālo failu, kuru tam esat devis, vienlaikus izdrukājot materiālus, kurus tam iedevāt, lai atjaunotu vēlamo objektu. Katrs slānis atdzisīs un pielips viens otram (pateicoties kolagēnam, līmei vai dažos gadījumos tikai pašām šūnām), izveidojot vienu cietu, stabilu gabalu.
Lai dzīvās šūnas (parasti dēvētas par bioinku) nonāktu bioprinterī, pētnieki var veikt vairākus maršrutus. Pirmkārt, tos var paņemt tieši no pacienta, kuram viņi izdrukā biogrāfiju. Vai arī, ja tos izmanto pētniecības nolūkos vai gadījumos, kad viņi nevar izmantot paša pacienta šūnas, var izmantot pieaugušo cilmes šūnas, jo ar tām var manipulēt attiecībā uz šūnu tipu, kas nepieciešams bioprintēšanai, lai atjaunotu audus.
Bioprintera izmantotais projekts bieži ir pacienta skenēšana. Tas ļauj bioprinterim atjaunot audus, atsaucoties uz skenēšanu un izmantojot plānus, precīzus slāņus, lai izveidotu vai izdrukātu audus.
Bioprint uz mikroshēmas
Viens no veidiem, kā zinātnes un medicīnas aprindās pašlaik izmanto 3D bioprintingu, ir reģeneratīvās medicīnas pārbaude. Hārvardas Wyss institūtā pētnieki ir izstrādājuši 3D bioprinteri, kas var radīt dzīvu cilvēku šūnu vaskularizētus audus, kas ir iespiesti mikroshēmā. Viņi izmanto šos audus mikroshēmā, lai tos savienotu ar asinsvadu kanālu, kas ļauj pētījumiem dot audiem barības vielas, lai uzraudzītu augšanu un attīstību.
Spēja audzēt audus mikroshēmā palīdz pētniekiem izpētīt jaunas metodes reģeneratīvajā medicīnā, kā arī zāļu testēšanu. Izmantojot 3D bioprinteri, pētnieki var arī izpētīt dažādas mikroshēmu radīšanas metodes. Viens sasniegums bija sirds izveidošana mikroshēmā ar sensoriem pētniecības un datu vākšanas vajadzībām. Iespējams, tas iepriekš ir prasījis izmēģinājumus ar dzīvniekiem vai citus pasākumus.
Bioprintings un kaulu potzari
Kad runa ir par medicīnas praktizēšanu, ir vēl daudz jāmācās un jāpārbauda, izveidojot bioloģiski drukātus orgānus, kas pielāgoti cilvēka izmēram. Bet tiek veikti ievērojami pasākumi, piemēram, kaulu potēšanas jomā, lai novērstu problēmas ar kauliem un locītavām, kas tos ieskauj.
Ievērojamākie panākumi ir Velsas Svonsijas universitātes pētniekiem. Komandas bioprinteri var izveidot mākslīgus kaulu materiālus īpašās formās, kas nepieciešami, izmantojot reģenerējošu un izturīgu materiālu. Pētnieki no AMBER Science Foundation Ireland un Trīsvienības koledžas Dublinā, Īrijā, ir izveidojuši procesu, lai atbalstītu kaulu materiāla 3D bioprintēšanu, lai palīdzētu novērst defektus, ko izraisa audzēja rezekcijas, traumas un infekcijas, kā arī ģenētiskas kaulu deformācijas.
Arī Notingemas universitāte Anglijā ir guvusi labumu šajā medicīnas jomā, bioprintizējot to aizstājamā kaula kopiju un pārklājot to ar cilmes šūnām. Sastatnes ievieto ķermeņa iekšpusē. Laika gaitā ar cilmes šūnu palīdzību tas tiek pilnībā aizstāts ar jaunu kaulu.
Bioprintings un reģenerējoša āda un audi
Āda ir veiksmīga medicīnas joma bioprintēšanai, jo mašīna spēj slāņoties, kad tā tiek drukāta. Tā kā āda ir daudzslāņu orgāns, kas sastāv no dažādām šūnām katrā slānī, pētnieki cer, ka laika gaitā bioprints var palīdzēt atveidot ādas slāņus, piemēram, dermu un epidermu.
Ziemeļkarolīnas Wake Forest medicīnas skolas pētnieki to rūpīgi izskata, kad ir jādedzina upuri, kuriem nav pietiekami daudz nebojātas ādas, lai novāktu ražu, lai palīdzētu brūču kopšanā un dziedēšanā. Šajā gadījumā bioprinteris no skenera iegūtu informāciju par pacienta brūcēm (ieskaitot nepieciešamo dziļumu un šūnu tipus), lai palīdzētu izveidot jaunu ādu, ko pēc tam varētu lietot pacientam.
Pensilvānijas štata universitātē pētnieki strādā pie 3D bioprintēšanas, kas var radīt skrimšļus, lai palīdzētu salabot audus ceļos un citās vietās, kuras parasti nolieto ķermeņa nodilums, kā arī ādu un citus orgānu veselībai būtiskus nervu sistēmas audus. .
Biopiederošie asinsvadi
Spēja atjaunot asinsvadus, izmantojot bioprinteri, ir noderīga ne tikai iespējai tos pārstādīt tieši pacientam, bet arī narkotiku pārbaudei un personalizētai medicīnai. Brigamas un Sieviešu slimnīcas pētnieki ir guvuši labumu šajā medicīnas jomā, izdrukājot agarozes šķiedras, kas kalpo kā asinsvadi. Pētnieki atklāja, ka šie bioprintētie asinsvadi ir pietiekami spēcīgi, lai pārvietotos un veidotu lielākus tīklus, nevis izšķīst ap esošo struktūru.
Vārds no Verywell
Pētījumi, kas izriet no bioprintēšanas, ir aizraujoši, un, lai gan ir gūti lieli sasniegumi zināšanās un ieguvumos, kas gūti, spējot bioprintēt kaulus, ādu, asinsvadus, skrimšļus un pat orgānus, joprojām ir daudz vairāk panākumu, pirms daudziem no šīm praksēm tiek pielāgotas medicīnā.
Daži tomēr var būt gatavi ātrāk nekā citi. Bioprintēšanas un ādas pētnieku gadījumā ceru, ka zinātne piecu gadu laikā būs gatava karavīriem, kuri kaujā piedzīvo plašu apdegumu. Citās bioprintēšanas jomās, piemēram, orgānu atjaunošanā, lai cilvēki tos varētu izmantot, joprojām ir veids, kā attīstīties.
Runājot par ķermeņa procesu atdarināšanu un atsevišķu zāļu mijiedarbības novērošanu ķermeņa lielākajā sistēmā, bioprintings ir pavēris durvis datu vākšanā, kā arī neinvazīvos veidos, kā redzēt, kā cilvēka ķermenis mijiedarbojas ar noteiktām vielām, kas varētu izraisīt personalizētākas zāles pacientam un mazāk blakusparādību.