A 3D-s bionyomtatás egy olyan technológia, amely 3D-s bionyomtatót használ sejtállvány létrehozására, majd a sejteket az állványba oltja, hogy lehetővé tegye a sejtek növekedését. A bionyomtatás rétegenkénti gyártási eljárást alkalmaz biotintákat használva, hogy olyan sejtállványokat hozzon létre, amelyek utánozzák az élő szöveteket, és pontosan szabályozott, szövetszerű összetettségű 3D szövetszerkezeteket tudnak létrehozni. Nagyszerű alkalmazásai vannak az orvosi és szövetmérnöki területeken. A bioprintel jelenleg szövetek és szervek nyomtatására használható gyógyszertesztelés céljából, valamint sejtállványok készítésére. Ezek az állványok ízületi porc- vagy szalagregenerációs technikákban használhatók
1. A 3D bionyomtatás fogalma
A biológiai 3D nyomtatás fejlődésével koncepciója is folyamatosan bővül és bővül. Jelenleg a biológiai 3D nyomtatás két fogalomra osztható: tág és szűk. Tágabb értelemben a biomedicina területét közvetlenül kiszolgáló 3D nyomtatás a bio-3D nyomtatás kategóriájának tekinthető, míg szűkebb értelemben a sejttartalmú biotinták aktív struktúrák felépítése céljából történő manipulálása általában. bio-3D nyomtatásnak nevezik.
※ Tág értelemben a biológiai 3D nyomtatás nagyjából 4 szintre osztható:
① Biokompatibilitási követelmények nélküli szerkezetek gyártása, mint például a sebészeti úttervezésben jelenleg széles körben használt termékek 3D nyomtatása.
② Nem lebomló termékek gyártása biokompatibilitási követelményekkel, mint például titánötvözet kötések, szilikon protézisek hibajavító testhez stb.
③ Biokompatibilitási követelmények, lebomló termékek, például aktív kerámia csontok, lebomló érsztentek gyártása stb.
④Szűk bio-3D-nyomtatás, azaz élő sejtek manipulálása biomimetikus háromdimenziós szövetek felépítésére, például sejtmodellek nyomtatása gyógyszerszűréshez és mechanizmuskutatáshoz, májegységek, bőr, vérerek stb. A manipuláció folyamata cellák a bio{2}}D-nyomtatásban cellanyomtatásnak is nevezhetjük (cellanyomtatás)
※ Szűk értelemben a cellanyomtatás és a bio-3D-nyomtatás fogalma felcserélhető. Ezen kívül néha orgonanyomtatás is látható.
A szervnyomtatás fogalma, általában ez a fogalom a sejtnyomtatással és a szűk értelemben vett biológiai 3D nyomtatással is felcserélhetőnek tekinthető.
2. A 3D Bioprinting alapanyaga a biotinta
A 3D-nyomtató szervezetek főként biotintákat használnak élő szövetek utánzatának létrehozására. A biotintáknak először nagyon jó biológiai aktivitással kell rendelkezniük, hasonlóan a szervezetben lévő extracelluláris mátrix környezethez, ami elősegíti a nyomtatott sejtek további fejlődését és kommunikációt hoz létre a sejtek között.
Jelenleg a biotinták négy fő típusa létezik: ion-térhálósító, hőmérséklet-érzékeny, fényérzékeny és nyíróhígító:
◆ Az ionos térhálósító típus elsősorban a hidrogél kikeményítését valósítja meg az ionos térhálósítási reakción keresztül, mint például az alginát-soros tinta, amikor a nátrium-alginátban lévő nátriumiont kalciumionra cserélik, a kalcium-alginát hidrogélt kapják. .
◆ A hőmérséklet-érzékeny tinta főként a szol állapotból a gél állapotba való átmenetet valósítja meg melegítéssel vagy hűtéssel, például zselatin tinta, nyomtatáskor fel kell melegíteni a fúvókát a zselatin megolvasztásához, és le kell hűteni az alsó nyomtatási platformot a zselatin beállítás eléréséhez ;
◆ A fényérzékeny tinta főként fényt használ a tintában lévő fotoiniciátor aktiválására, hogy megvalósítsa a tinta szol állapotból gél állapotba való átmenetét. -GM sorozat) anyaga.
◆ A nyíróhígító tinta elsősorban azt a jelenséget használja fel, hogy egyes anyagok látszólagos viszkozitása a nyírófeszültség növekedésével csökken. Szolállapotban például karbomer ragasztót plusz GelMA-t vagy kollagént használnak a bioink előállítására.
3. 3D bionyomtatási eljárás
A különböző formázási elvek és nyomtatási anyagok szerint a biológiai 3D nyomtatási technológia felosztható 3DP, SLS, FDM, SLA nyomtatásra stb.
4. A 3D bionyomtatás alkalmazásai
Mivel a 3D bionyomtatással nem csak meghatározott formájú struktúrákat lehet előállítani, hanem háromdimenziós tenyésztési környezetet is biztosítanak a sejtek számára, a 3D bionyomtatás széles körben alkalmazható a szövetek és szervek gyártásában. Jelenleg elsősorban porcokban, bőrben, erekben, daganatmodellekben és más összetett szervekben használják. nyomtatása.
5. A 3D bionyomtatás jövője
A 3D bionyomtatás egy új technológia, amely egyesíti a biogyártást és az additív gyártást. Ez egy multidiszciplináris élvonalbeli technológia, mint például a gépek, anyagok, biológia és az orvostudomány. Új módot kínál a szövetsebészet és a regeneratív gyógyászat területén végzett kutatásokhoz. Jelenleg a Bioprinting sokat fejlődött a biotinta-előkészítés, a nyomtatási folyamatok kutatása és fejlesztése, a nyomtatóberendezések fejlesztése és az orvosi alkalmazások kutatása terén, de jelenleg ezeknek a kutatásoknak a többsége a gyártási problémák megoldására összpontosít. Funkcionális áttörések és alkalmazások.
