Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί έναν τρισδιάστατο βιοεκτυπωτή για να δημιουργήσει ένα κυτταρικό ικρίωμα και, στη συνέχεια, να ενσωματώσει κύτταρα στο ικρίωμα για να επιτρέψει στα κύτταρα να αναπτυχθούν. Η βιοεκτύπωση χρησιμοποιεί μια μέθοδο κατασκευής στρώμα προς στρώμα, χρησιμοποιώντας βιομελάνια, για να δημιουργήσει κυτταρικά ικριώματα που μιμούνται τον ζωντανό ιστό και μπορούν να δημιουργήσουν επακριβώς ελεγχόμενες δομές 3D ιστών με πολυπλοκότητα που μοιάζει με ιστό. Έχει μεγάλες εφαρμογές στους τομείς της ιατρικής και της μηχανικής ιστών. Η βιοεκτύπωση μπορεί επί του παρόντος να χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση ιστών και οργάνων για δοκιμές φαρμάκων, καθώς και για την κατασκευή ικριωμάτων κυττάρων. Αυτά τα ικριώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνικές αναγέννησης αρθρικού χόνδρου ή συνδέσμων
1. Η έννοια της τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης
Με την ανάπτυξη της βιολογικής τρισδιάστατης εκτύπωσης, η ιδέα της επεκτείνεται και επεκτείνεται συνεχώς. Προς το παρόν, η βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να χωριστεί σε δύο έννοιες: ευρεία και στενή. Με μια ευρεία έννοια, η τρισδιάστατη εκτύπωση που εξυπηρετεί άμεσα τον τομέα της βιοϊατρικής μπορεί να θεωρηθεί ως η κατηγορία της βιο-3Δ εκτύπωσης, ενώ με στενή έννοια, η διαδικασία χειρισμού βιομελανών που περιέχουν κύτταρα για την κατασκευή ενεργών δομών είναι συνήθως που ονομάζεται bio-3D printing.
※ Με μια ευρεία έννοια, η βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να χωριστεί χονδρικά σε 4 επίπεδα:
① Κατασκευή δομών χωρίς απαιτήσεις βιοσυμβατότητας, όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση προϊόντων που χρησιμοποιούνται ευρέως επί του παρόντος στον σχεδιασμό της χειρουργικής διαδρομής.
② Κατασκευή μη αποικοδομήσιμων προϊόντων με απαιτήσεις βιοσυμβατότητας, όπως ενώσεις από κράμα τιτανίου, προθέσεις σιλικόνης για επισκευή ελαττωμάτων κ.λπ.
③ Κατασκευή απαιτήσεων βιοσυμβατότητας, αποικοδομήσιμων προϊόντων, όπως ενεργό κεραμικό οστό, αποικοδομήσιμα στεντ αιμοφόρων αγγείων κ.λπ.
④Στενή βιο-3Εκτύπωση, δηλαδή χειρισμός ζωντανών κυττάρων για τη δημιουργία βιομιμητικών τρισδιάστατων ιστών, όπως εκτύπωση μοντέλων κυττάρων για έλεγχο φαρμάκων και έρευνα μηχανισμών, μονάδες ήπατος, δέρμα, αιμοφόρα αγγεία κ.λπ. Η διαδικασία χειρισμού Τα κύτταρα στη βιο-3εκτύπωση D μπορούν επίσης να ονομαστούν εκτύπωση κυψελών (εκτύπωση κυττάρων)
※ Με στενή έννοια, οι έννοιες της κυτταρικής εκτύπωσης και της βιο-3εκτύπωσης D μπορούν να εναλλάσσονται. Επιπλέον, μερικές φορές παρατηρείται εκτύπωση οργάνων.
Η έννοια της εκτύπωσης οργάνων, συνήθως αυτή η έννοια μπορεί επίσης να θεωρηθεί εναλλάξιμη με την κυτταρική εκτύπωση και τη βιολογική τρισδιάστατη εκτύπωση με στενή έννοια
2. Το βασικό υλικό της τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης είναι το βιοϊνκ
Οι οργανισμοί τρισδιάστατης εκτύπωσης χρησιμοποιούν κυρίως βιομελάνια για τη δημιουργία μίμησης ζωντανών ιστών. Τα βιομελάνια πρέπει πρώτα να έχουν πολύ καλή βιολογική δραστηριότητα, παρόμοια με το περιβάλλον της εξωκυτταρικής μήτρας στο σώμα, που διευκολύνει την περαιτέρω ανάπτυξη των τυπωμένων κυττάρων και δημιουργεί επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων.
Επί του παρόντος, υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι βιομελανών: διασταυρούμενη σύνδεση ιόντων, ευαίσθητη στη θερμοκρασία, φωτοευαίσθητη και αραίωση διάτμησης:
◆ Ο τύπος ιοντικής σταυροσύνδεσης πραγματοποιεί κυρίως τη σκλήρυνση της υδρογέλης μέσω της αντίδρασης ιοντικής διασύνδεσης, όπως το μελάνι της σειράς αλγινικού, όταν το ιόν νατρίου στο αλγινικό νάτριο αντικαθίσταται με το ιόν ασβεστίου, λαμβάνεται η υδρογέλη αλγινικού ασβεστίου .
◆ Το ευαίσθητο στη θερμοκρασία μελάνι πραγματοποιεί κυρίως τη μετάβαση από την κατάσταση κολλοειδούς σε κατάσταση πηκτής με θέρμανση ή ψύξη, όπως μελάνι ζελατίνης, κατά την εκτύπωση, είναι απαραίτητο να θερμάνετε το ακροφύσιο για να λιώσει η ζελατίνη και να ψύξετε την κάτω πλατφόρμα εκτύπωσης για να επιτευχθεί πήξη ζελατίνης ;
◆ Το φωτοευαίσθητο μελάνι χρησιμοποιεί κυρίως φως για να ενεργοποιήσει τον φωτοεκκινητή στο μελάνι για να πραγματοποιήσει τη μετάβαση του μελανιού από την κατάσταση κολλοειδούς διαλύματος στην κατάσταση γέλης. -Σειρά GM) υλικό.
◆ Το μελάνι αραίωσης διάτμησης χρησιμοποιεί κυρίως το φαινόμενο ότι το φαινομενικό ιξώδες ορισμένων υλικών μειώνεται με την αύξηση της διατμητικής τάσης. Στην κατάσταση κολλοειδούς διαλύματος, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται κόλλα καρβομερούς συν GelMA ή κολλαγόνο για το σχηματισμό βιολεκάνης.
3. Διαδικασία 3D βιοεκτύπωσης
Σύμφωνα με τις διαφορετικές αρχές διαμόρφωσης και τα υλικά εκτύπωσης, η βιολογική τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να υποδιαιρεθεί σε εκτύπωση 3DP, SLS, FDM, SLA κ.λπ.
4. Εφαρμογές τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης
Δεδομένου ότι η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση όχι μόνο μπορεί να κατασκευάσει δομές συγκεκριμένων σχημάτων, αλλά και να παρέχει ένα τρισδιάστατο περιβάλλον καλλιέργειας για κύτταρα, η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην κατασκευή ιστών και οργάνων. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται κυρίως σε χόνδρους, δέρμα, αιμοφόρα αγγεία, μοντέλα όγκων και άλλα πολύπλοκα όργανα. εκτύπωση του.
5. Το μέλλον της τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης
Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση είναι μια νέα τεχνολογία που συνδυάζει τη βιοκατασκευή και την κατασκευή προσθέτων. Είναι μια πολυεπιστημονική τεχνολογία αιχμής όπως μηχανήματα, υλικά, βιολογία και ιατρική. Παρέχει έναν νέο τρόπο για έρευνα στον τομέα της μηχανικής ιστών και της αναγεννητικής ιατρικής. Επί του παρόντος, η Bioprinting έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο στην προετοιμασία βιολευκών, στην έρευνα και ανάπτυξη της διαδικασίας εκτύπωσης, στην ανάπτυξη εξοπλισμού εκτύπωσης και στην έρευνα ιατρικών εφαρμογών, αλλά προς το παρόν, οι περισσότερες από αυτές τις έρευνες επικεντρώνονται στην επίλυση προβλημάτων παραγωγής. Λειτουργικές ανακαλύψεις και εφαρμογές.
