バイオプリンター

バイオプリンター 特別なタイプの3Dプリンターです。コンピューター制御の組織工学に基づいて、組織またはバイオアレイを作成できます。将来的には、彼らの助けを借りて臓器や人工生物を生産することが可能になるはずです。

バイオプリンターとは？

バイオプリンターは、生体組織や臓器を生きた細胞に転写することにより、それらを3次元で印刷するための技術的なデバイスです。 3Dプリントのこの領域はまだ実験段階にあり、主に大学の科学的研究で調査されています。目的は、医療で使用できる機能的代替組織および臓器を製造する可能性を生み出すことです。

バイオプリンターに使用される用語は、バイオプリンティングと呼ばれます。バイオプリンティングは、標的組織または標的臓器の基本的な構成から始まります。バイオプリンターは実験室環境でのみ使用されます。その結果、特殊な3Dプリンターは、プリントヘッドを介して細胞の薄い層を保存および形成します。これを行うには、バイオプリンターのヘッドを上下左右に動かします。

バイオプリンターは、バイオインクまたはバイオプロセスログを使用して有機材料を作成します。これらは、生体由来の細胞を含む生体高分子と、最大90％の水を含むヒドロゲルです。フロープロパティは正確に計算する必要があります。一方では、シリンジのカニューレが詰まらないように、質量は十分に液体でなければならず、他方では、ターゲットの構造が耐久性を持つように、十分に固くなければなりません。

バイオプリンティングの他の用途には、移植、外科療法、組織工学、および再建手術が含まれます。

形状、タイプ、タイプ

現在、バイオプリンターは商業部門で非常に散発的にのみ使用されています。バイオプリンティングは開発段階にあるため、成熟したタイプまたはタイプのバイオプリンターは現在検証されていません。ただし、原則として、任意の3Dプリンターをバイオプリンティングに使用できます。これを行うには、通常使用されるPVC粉末を適切なセルに置き換える必要があります。通常のインクジェットプリンターからバイオプリンターを開発できる方法もテストされています。

バイオインクは高い要件を満たす必要があります。たとえば、臨床目的で使用されるすべての物質は、厳しい国際要件を満たさなければなりません。それらがバイオプリンティングで使用される前に、そのような物質は何年もの試験を受けなければなりません。

構造と機能

バイオプリンターの機能は、通常の3Dプリンターの機能原理と非常に似ています。金型は押出機を使用して構築されます。ただし、従来の3Dプリンターの場合のように、PVCパウダーは使用されませんが、通常はアルギン酸塩をベースとするポリマーゲルが使用されます。

実際に時々使用される現在のバイオプリンターは、それぞれ10,000〜30,000個の個別の細胞を含む液滴を生成します。これらの個々の細胞の組織は、対応する成長因子に基づいて機能的な組織構造を形成するために一緒に来る必要があります。

バイオプリンターは正確な印刷のために温度制御を必要とします。現在のバイオプリンターは空間的に非常に大きく、幅、長さ、高さが数メートルになることがあります。シリンジのプランジャーは、通常プリンターの外にあるコンピューターを介して制御されます。これの基礎は、3Dモデルのデジタルで利用可能なデータです。バイオインクは最大8つのスプレーノズルから押し出され、目的の構造はプラットフォーム上に構築されます。

医療と健康上のメリット

基本的に、バイオプリンターは特に医学、食品産業、合成生物学の3つの分野で使用されます。医学では、外科治療、再建手術、臓器提供、および移植のサブエリアでのバイオプリンターの使用が考えられ、計画されています。主要な利点は、特にバイオプリンターの臓器で明白です：移植を意図した体との正確な調整。このようにして、受容体に適合する適切なドナー臓器の探索を停止することができる。

再建手術では、簡素化と改善が期待されます。ここでは、耳、指、膝などの体のさまざまな部分から患者から細胞を採取する手順が考えられます。これらの細胞は実験室で増殖されます。次に、生体高分子が追加されます。バイオプリンターは理論的にはそのような懸濁液から移植片を作ることができます。これは患者に使用されます。次に、身体自身の細胞が生体高分子を分解します。特定の利点は、体が移植を拒絶しないことである可能性があります。 さらに、そのような移植は体とともに成長する可能性があります。この肯定的な特性の理由は、インプラントが患者の成長制御にリンクされていることです。

医学におけるバイオプリンターの使用に関する研究の分野は成長し続けています。現在、鼻のように軟骨から移植片を作ることは非常に考えられます。身体器官の生産はより批判的に見られます。特に、臓器に供給するために必要な毛細血管の数は、現在必要な精度で想像することはできません。 別の問題は、身体器官などの複雑な構造では、異なる機能を実行できるようにするために、異なる細胞を協調させ、互いに通信させる必要があるという事実から生じる可能性があります。

バイオプリンターは、食品業界での肉の生産にも使用できます。彼ら自身の声明によると、最初の企業はすでにそのような製品の印刷に成功しています。これらは、虐殺よりも美味しくて安価でなければなりません。ただし、現在、バイオプリンティングによって印刷された肉は店頭で入手できません。