Bioprinter

Bioprinter הם סוג מיוחד של מדפסת תלת מימד. על בסיס הנדסת רקמות בשליטה ממוחשבת, הם יכולים לייצר רקמות או מאבקים ביולוגיים. בעתיד זה אמור להיות אפשרי בעזרתם לייצר איברים ויצורים חיים מלאכותיים.

מהו מדגם ביולוגי?

מדפסות ביו הן מכשירים טכניים להדפסה תלת מימדית של רקמות ואיברים ביולוגיים על ידי העברתם לתאים חיים. תחום זה של הדפסת תלת מימד נמצא עדיין בשלב ניסיוני והוא נחקר בעיקר במחקרים מדעיים באוניברסיטאות. המטרה היא ליצור אפשרות לייצר רקמות תחליפיות ואיברים שניתן להשתמש בהם בטיפול רפואי.

המונח המשמש לתיאור ה- bioprinter נקרא bioprinting. הדפסת ביו מתחילה בהרכב הבסיסי של רקמת המטרה או האיבר. מדד הביו-ביו משמש רק בסביבת מעבדה. מדפסת התלת מימד המיוחדת מאחסנת ויוצרת שכבות תאים דקות דרך ראש הדפסה כתוצאה מכך. לשם כך, ראשו של הזמר הביולוגי נע שמאלה, ימינה, למעלה או למטה.

מדפסות ביו משתמשות ביומני דיו או ביומני תהליכי ביו לבניית חומרים אורגניים. אלה ביו-פולימרים עם תאים מיצורים חיים והידרוג'ל עם עד 90% מים. יש לחשב בדיוק את מאפיין הזרימה. מצד אחד המסה חייבת להיות נוזלית דיה כך שקנולות המזרקים לא ייסגרו ומצד שני עליה להיות יציבה מספיק כך שמבנה המטרה יהיה עמיד.

שימושים אחרים להדפסה ביולוגית כוללים השתלות, טיפול כירורגי, הנדסת רקמות וניתוחים משחזרים.

צורות, סוגים וסוגים

כרגע, מדפסות ביו משמשות רק באופן ספורדי מאוד במגזר המסחרי. מכיוון שהדפסת ביו נמצאת בשלב פיתוח, סוגים בוגרים או סוגים של מדפסות ביו אינם מאומתים כרגע. אולם באופן עקרוני ניתן להשתמש בכל מדפסת תלת מימדית להדפסה ביולוגית. לשם כך יש להחליף את אבקת ה- PVC המשמשת בדרך כלל בתאים מתאימים. נבדקות שיטות איתן ניתן לפתח מדפסות ביו ממדפסות הזרקת דיו רגילות.

הדיו הביולוגי חייב לעמוד בדרישות גבוהות. לדוגמא, כל חומר שישמש למטרות קליניות חייב לעמוד בדרישות בינלאומיות מחמירות. לפני שניתן יהיה להשתמש בהם בהדפסה ביולוגית, על חומרים כאלה להיות נתונים לבדיקה של שנים.

מבנה ופונקציונליות

תפקודו של מדגם ביו דומה מאוד לעיקרון הפונקציונלי של מדפסת תלת מימד רגילה. תבניות בנויות באמצעות מכבש. עם זאת, לא משתמשים באבקת PVC, כמו במקרה של מדפסות תלת מימד קונבנציונאליות, אלא ג'ל פולימרי, בדרך כלל מבוסס על אלגינט.

מדפסות ביו נוכחיות, המשמשות מדי פעם בפועל, מייצרות טיפות אשר מכילות בין 10,000 ל- 30,000 תאים בודדים. ארגון התאים האישיים הללו צריך להיפגש ליצירת מבני רקמות פונקציונליות על בסיס גורמי גדילה תואמים.

מדפסות ביו דורשות בקרת טמפרטורה לצורך הדפסה מדויקת. מדפסות ביו נוכחיות הן גדולות מאוד במרחב ויכולות להיות כמה מטרים רוחב, אורך וגובה. בוכנות המזרקים נשלטות באמצעות מחשב, שנמצא בדרך כלל מחוץ למדפסת. הבסיס לכך הוא הנתונים הזמינים דיגיטלית של מודל תלת מימד. הדיו הביולוגי נלחץ מתוך עד שמונה חרירי ריסוס והמבנה המיועד בנוי על רציף.

יתרונות רפואיים ובריאותיים

בעיקרון, יש להשתמש במדפסות ביולוגיות בשלושה תחומים בפרט: ברפואה, בתעשיית המזון ובביולוגיה סינתטית. ברפואה ניתן להעלות על הדעת את השימוש במדפסות ביולוגיות בתחומי המשנה של טיפול כירורגי, ניתוחי שחזור, תרומת איברים והשתלות.יתרון מרכזי ניכר, בעיקר באיברים של מדפסות ביולוגיות: התיאום המדויק עם הגוף המיועד להשתלה. בדרך זו ניתן להפסיק את החיפוש אחר איבר תורם מתאים המתאים לגוף המקבל.

בניתוחים משחזרים צפויים פישוט ושיפור. ניתן להעלות על הדעת נהלים בהם נלקחים תאים מהמטופל מאזורים שונים בגוף - כמו אוזניים, אצבעות וברכיים. תאים אלה מופצים במעבדה. ואז מתווסף ביופולימר. תיאור הביו-פרופר יכול באופן תיאורטי לבנות השתלה ממתלה שכזו. זה משמש למטופל. התאים של הגוף עצמו מפרקים את הביופולימר לאורך זמן. היתרון הספציפי יכול להיות שהגוף לא דוחה את ההשתלה. יתר על כן, השתלה כזו יכולה לגדול עם הגוף. הסיבה לתכונה חיובית זו היא שהשתל קשור לבקרת הגדילה של המטופל.

תחום המחקר על השימוש במדפסות ביולוגיות ברפואה ממשיך לצמוח. כרגע ניתן להעלות על הדעת הפקת שתלים מסחוס, כמו אף. הייצור של איברי גוף נראה ביקורתי יותר. בפרט, לא ניתן לדמיין את מספר הנימים הדרושים לאספקת האיברים כרגע ברמת הדיוק הנדרשת. בעיה נוספת יכולה לנבוע מהעובדה שבמבנים מורכבים כמו איברי גוף יש לתאם תאים שונים ולתקשר זה עם זה כדי להיות מסוגלים למלא פונקציות שונות.

מדפסות ביו יכולות לשמש גם לייצור בשר בתעשיית המזון. על פי ההצהרות שלהן, החברות הראשונות כבר הדפיסו מוצרים כאלה בהצלחה. אלה צריכים להיות טעימים ופחות יקרים משחיטה. עם זאת, אין בשר המודפס באמצעות הדפסת ביו זמין כעת בחנויות.