Sisältö
- Kuinka biopainatus toimii
- Biopainatus sirulla
- Biopainatus ja luusiirteet
- Biopainatus ja regeneratiivinen iho ja kudos
- Biopainatus verisuonet
Kuinka biopainatus toimii
3D-tulostin pystyy tarjoamaan syvyyden kaikkeen tulostamaansa, ja biotulostin tekee tämän jakamalla biomateriaalit, kuten elävät solut, synteettinen liima ja kollageenitelineet kerroksittain objektin luomiseksi. Tätä prosessia kutsutaan lisäaineiden valmistukseksi - tulostimeen syötetyt materiaalit kiinteytyvät, kun ne muodostavat 3D-objektin.
Mutta se ei ole niin yksinkertaista kuin laittaa materiaaleja 3D-tulostimeen ja painaa nappia. Lisäaineiden valmistusvaiheeseen pääsemiseksi tulostimen on saatava suunnitelma - tietokoneella luotu kuva siitä, mitä se yrittää luoda. Tämän jälkeen materiaalit, joita haluat käyttää objektille, syötetään tulostimeen. Tulostin lukee antamasi digitaalisen tiedoston ja tulostaa sille antamasi materiaalit kerroksittain halutun objektin luomiseksi. Jokainen kerros jäähtyy ja tarttuu toisiinsa (kollageenin, liiman tai joissakin tapauksissa vain itse solujen ansiosta), mikä luo yhden kiinteän, vakaan palan.
Tutkijat voivat kulkea useita reittejä saadakseen elävät solut (yleisesti kutsutaan bioinkiksi) syöttämään biotulostimeen. Ensinnäkin ne voidaan ottaa suoraan potilaalta, jolle biopainatat. Tai jos niitä käytetään tutkimustarkoituksiin tai tapauksissa, joissa he eivät voi käyttää potilaan omia soluja, voidaan käyttää aikuisten kantasoluja, koska niitä voidaan manipuloida biotulostukseen tarvittavien solutyyppien avulla kudoksen luomiseksi.
Biotulostimen käyttämä suunnitelma on usein potilaan skannaus. Tämä antaa biotulostimen luoda kudosta uudelleen viittaamalla skannaukseen ja käyttämällä ohuita, tarkkoja kerroksia kudoksen muodostamiseksi tai tulostamiseksi.
Biopainatus sirulla
Yksi tapa, jolla 3D-biopainatusta käytetään tällä hetkellä tiede- ja lääketieteellisessä yhteisössä, on regeneratiivisen lääketieteen testaus. Harvardin Wyss-instituutissa tutkijat ovat kehittäneet 3D-biotulostimen, joka pystyy tuottamaan sirulle painettuja elävien ihmissolujen vaskularisoituneita kudoksia. He käyttävät tätä kudosta sirulla yhdistääkseen sen verisuonikanavaan, jonka avulla tutkimukset antavat kudokselle ravinteita kasvun ja kehityksen seuraamiseksi.
Kyky kasvattaa kudosta sirulla auttaa tutkijoita tutkimaan uusia tekniikoita regeneratiivisessa lääketieteessä sekä lääketestauksessa. 3D-tulostimen avulla tutkijat pystyvät myös tutkimaan erilaisia menetelmiä sirujen luomiseksi. Yksi saavutus oli luoda sydän sirulle, antureilla tutkimusta ja tiedonkeruuta varten. Tämä on saattanut edellyttää aiemmin eläinkokeita tai muita toimenpiteitä.
Biopainatus ja luusiirteet
Lääketieteen harjoittamisen suhteen on vielä paljon opittavaa ja testattavaa luomalla biopainettuja elimiä, jotka on skaalattu ihmisen kokoon. Mutta tehdään huomattavia vaiheita, kuten luiden varttamisen alalla, luiden ja niitä ympäröivien nivelten ongelmien korjaamiseksi.
Merkittävin edistysaskel tulee tutkijoilta Swansean yliopistosta Walesista. Joukkueen biotulostimet voivat luoda erityisiä muotoja sisältäviä keinotekoisia luumateriaaleja käyttämällä regeneratiivista ja kestävää materiaalia. Irlannin AMBER Science Foundation Irlannin ja Dublinissa sijaitsevan Trinity Collegen tutkijat ovat luoneet prosessin luumateriaalin 3D-biopainatuksen tukemiseksi kasvaimen resektioiden, traumojen ja infektioiden aiheuttamien vikojen sekä luun geneettisten epämuodostumien varalta.
Englannin Nottinghamin yliopisto on myös saavuttanut voittoja tällä lääketieteen alueella, biotulostamalla kopion korvaamastaan luusta ja päällystämällä sen kantasoluilla. Rakennusteline sijoitetaan rungon sisään. Ajan myötä kantasolujen avulla se korvataan kokonaan uudella luulla.
Biopainatus ja regeneratiivinen iho ja kudos
Iho on menestyvä lääketieteen alue biopainatuksessa, koska kone pystyy kerrostumaan tulostuksen aikana. Koska iho on monikerroksinen elin, joka koostuu eri soluista kussakin kerroksessa, tutkijat toivovat, että ajan mittaan biopainatus voi auttaa toistamaan ihon kerroksia, kuten ihon ja ihon.
Pohjois-Carolinan Wake Forest School of Medicine -tutkijat tutkivat tätä tarkasti, kun on kyse palovammojen uhreista, joilla ei ole tarpeeksi vahingoittumatonta ihoa sadonkorjuuta varten haavan hoidossa ja parantamisessa. Tässä tapauksessa biotulostin saisi potilaan haavatiedot skannerilta (mukaan lukien syvyys ja tarvittavat solutyypit) auttaakseen luomaan uutta ihoa, jota voitaisiin sitten käyttää potilaalla.
Pennsylvanian osavaltion yliopistossa tutkijat työskentelevät 3D-biopainatuksen parissa, joka voi luoda rustoa korjaamaan polvien kudosta ja muita alueita, joita elimistön kuluminen yleensä kuluttaa, sekä ihoa ja muita elinten terveydelle välttämättömiä hermostokudoksia .
Biopainatus verisuonet
Kyky luoda verisuonia uudelleen biotulostimella on hyödyllinen paitsi mahdollisuudessa siirtää ne suoraan potilaalle, myös huumeiden testaukseen ja yksilölliseen lääketieteeseen. Brighamin ja naissairaalan tutkijat ovat saaneet voittoa tällä lääketieteen alueella tulostamalla verisuonia käyttäviä agaroosikuituja. Tutkijat havaitsivat, että nämä biotulostetut verisuonet ovat riittävän vahvoja liikkumaan ja muodostamaan suurempia verkkoja sen sijaan, että ne liukenevat olemassa olevan rakenteen ympärille.
Sana Verywelliltä
Biotulostuksesta johtuva tutkimus on kiehtovaa, ja vaikka tiede ja edut ovatkin lisääntyneet kyvystä biotulostaa luita, ihoa, verisuonia, rustoa ja jopa elimiä, on vielä paljon enemmän edistystä ennen monia näistä käytännöistä mukautetaan lääketieteeseen.
Jotkut saattavat kuitenkin olla valmiita aikaisemmin kuin toiset. Biopainatuksen ja ihon tutkijat toivovat saavansa tieteen valmiiksi viiden vuoden kuluessa sotilaille, jotka kokevat laajoja palovammoja taistelussa. Muilla biopainatuksen alueilla, kuten elinten luominen ihmisten käyttöön, on vielä keino edetä.
Kun on jäljiteltävä kehon prosesseja ja tarkkailtava tiettyjen lääkkeiden vuorovaikutusta kehon suuremmassa järjestelmässä, biopainatus on avannut ovia tietojen keräämiseen sekä ei-invasiivisia tapoja nähdä, miten ihmiskeho on vuorovaikutuksessa tiettyjen aineiden kanssa, mikä voi johtaa yksilöllisempi lääke potilaan ja vähemmän sivuvaikutuksia varten.