Стаття "3Д біопринтінг"

3D-БІОПРИНТІНГ

Штучне відтворення людської шкіри, тканин та внутрішніх органів може сприйматися як фантастика, проте на сьогодні це об’єктивна реальність. У дослідних центрах і лікарнях по всьому світу досягнення в області 3D-друку і біопринтінгу надають нові можливості для лікування людей і наукових досліджень. У найближчі десятиліття біопринтінг може стати наступною важливою віхою в охороні здоров’я і персоналізованої медицини.

Традиційні принтери, такі як у вас удома чи в офісі, працюють у двох вимірах. Вони можуть друкувати текст чи зображення на папері, використовуючи певний розмір в довжину та ширину. 3D принтери додають ще один вимір – глибину. Під час друку головка принтеру рухається уверх та вниз, вліво та вправо. Замість того, аби доставляти чорнила на папір, 3D принтери розподіляють різні матеріали – пластик, метал, кераміку, шоколад, тощо — до друку цілісного, об’ємного предмета, шар за шаром в процесі відомого як «адитивне виробництво».

Аби створити 3D-об’єкт, потрібен план – цифровий файл, що створений за допомогою програмного забезпечення для моделювання. Після створення згенерована модель відправляється до принтера. Матеріал завантажений у пристрій та готовий до нагріву, аби легко витікати з принтера. Головка пристрою переміщується, вносячи шари обраного вами матеріалу для створення кінцевого продукту [1].

При друкуванні кожен нанесений шар перетворюється у тверду форму або шляхом охолодження, або при змішуванні двох різних розчинів, які подаються через сопло принтера. Нові шари ідеально лягають на попередні, аби отримати стійкий елемент. Таким способом можна створити практично будь-яку форму.

Групи дослідників та різні підприємства розвивають різні види біопрінгтингу.

1. Каркасний – нарощування клітин відбувається на неорганічну основу, яка пропадає під час створення природних клітинних зв’язків. Основна проблема – це вибір матеріалу, що є так само еластичним чи жорстким, як і орган, який потрібно замінити. У нього має бути оперативна деградація, щоб матеріал не заважав процесу зміцнення міжклітинного матриксу та швидко розчинявся, не залишивши за собою токсичних сполук. Для каркасного принтінга підійде гідрогель, титан, желатин та полімери з біологічних матеріалів або синтетики.

2. Бескаркасний – нанесення на основу із гідрогелю готових клітин. Під час того, як клітини знаходяться в принтері, вони холодні та розташовані у сфероїдах із гідрогелю. Коли відбувається друк, температура клітин становить 36,6. У цей момент сфероїди розчиняються, та якщо з клітин створюється каркас. Такий тип друку не настільки популярний, як каркасний і є складнішим.

3. Мімікрія – інноваційна технологія, за якою розробляються повноцінні копії органів. Це біодрук на рівні молекул, для мімікрії зараз проводять ретельні лабораторні дослідження клітинної природи. Лікарі та вчені Інституту регенеративної медицини Уейк Форест (WFIRM) були першими у світі, хто створив органи та тканини, вирощені у лабораторних умовах, котрі були успішно трансплантовані людині. Наразі вони працюють над вирощенням тканин та органів для більш ніж 30 різноманітних частин тіла, від нирок та трахеї до хрящів і легень.

Австралійські вчені також займаються подібними дослідженнями. Вони використовували людські стовбурні клітини для вирощування ниркового органу, котрий має всі необхідні типи клітин для нирок. Такі клітини можуть слугувати цінним джерелом для біодруку складнішої структури нирок [2].

Список використаної літератури

1. https://www.imena.ua/blog/3d-bioprint-part-1/
2. https://easy3dprint.com.ua/uk/3d-bioprinting-dlya-chogo-neobhidnij-3d-bioprinting/