Les bio-imprimantes sont un type spécial d'imprimante 3D. Basé sur l'ingénierie tissulaire contrôlée par ordinateur, ils peuvent produire des tissus ou des biopuces. À l'avenir, il devrait être possible de produire des organes et des êtres vivants artificiels avec leur aide.
Qu'est-ce qu'une bio-imprimante?
Les bio-imprimantes sont un type spécial d'imprimante 3D. Les bio-imprimantes sont des dispositifs techniques permettant d'imprimer des tissus et organes biologiques en trois dimensions en les transférant dans des cellules vivantes. Ce domaine de l'impression 3D est encore à un stade expérimental et est principalement étudié dans les études scientifiques dans les universités. L'objectif est de créer la possibilité de produire des tissus et organes de remplacement fonctionnels pouvant être utilisés dans le cadre d'un traitement médical. Le mot d'activité de la bio-imprimante est appelé bio-impression. La bio-impression commence par la composition de base du tissu ou de l'organe cible. La bio-imprimante est utilisée exclusivement dans un environnement de laboratoire. L'imprimante 3D spéciale stocke et forme de fines couches de cellules via une impression front par conséquent. Pour ce faire, le front de la bio-imprimante se déplace vers la gauche, la droite, le haut ou le bas. Les bio-imprimantes utilisent des protocoles de bio-encre ou de biotraitement pour fabriquer des matériaux organiques. Ce sont des biopolymères avec des cellules d'organismes vivants et des hydrogels contenant jusqu'à 90% d'eau. La propriété de flux doit être calculée avec précision. D'une part, le masse doit être suffisamment fluide pour que les aiguilles des seringues ne se bouchent pas, et d'autre part, il doit être suffisamment solide pour que la structure de la cible soit durable. D'autres utilisations de la bio-impression comprennent transplanter, chirurgical thérapie, génie tissulaire et chirurgie reconstructive.
Formes, types et espèces
Actuellement, les bio-imprimantes sont utilisées de manière très sporadique dans le secteur commercial. Étant donné que la bio-impression en est au stade de développement, les espèces matures ou les types de bio-imprimantes ne sont actuellement pas vérifiés. En principe, cependant, n'importe quelle imprimante 3D peut être utilisée pour la bio-impression. Pour ce faire, le PVC couramment utilisé poudre doit être remplacé par des cellules appropriées. Des procédés sont également testés avec lesquels il est possible de développer des bio-imprimantes à partir d'imprimantes à jet d'encre normales. Des exigences élevées doivent être placées sur la bio-encre. Par exemple, toute substance destinée à être utilisée à des fins cliniques doit répondre à des spécifications internationales strictes. Avant d'être utilisées dans la bio-impression, ces substances doivent subir des années de tests.
Structure et mode de fonctionnement
Le fonctionnement d'une bio-imprimante est très similaire au principe de fonctionnement d'une imprimante 3D ordinaire. Les moules sont constitués au moyen d'une extrudeuse. Cependant, pas de PVC poudre est utilisé, comme c'est le cas avec les imprimantes 3D classiques, mais un gel polymère, généralement à base d'alginate. Les bio-imprimantes actuelles, utilisées sporadiquement dans la pratique, produisent des gouttelettes contenant chacune entre 10,000 30,000 et 3 XNUMX cellules individuelles. L'organisation de ces cellules individuelles, basée sur des facteurs de croissance appropriés, est censée se rassembler pour former des structures tissulaires fonctionnelles. Les bio-imprimantes nécessitent un contrôle de la température pour une impression précise. Les bio-imprimantes actuelles sont spatialement très grandes et peuvent mesurer plusieurs mètres de largeur, de longueur et de hauteur. Un ordinateur, généralement situé à l'extérieur de l'imprimante, contrôle les plongeurs de la seringue. La base pour cela est les données disponibles numériquement d'un modèle XNUMXD. Le bioink est poussé hors des huit buses de pulvérisation et la structure prévue est construite sur une plate-forme.
Avantages médicaux et de santé
En principe, les bio-imprimantes devraient être utilisées dans trois domaines en particulier à l'avenir: la médecine, l'industrie alimentaire et la biologie synthétique. En médecine, l'utilisation de bio-imprimantes est envisageable et envisagée dans les sous-domaines de la chirurgie thérapie, chirurgie reconstructive, don d'organes et transplanter. Surtout dans le cas des organes par bio-imprimantes, un avantage majeur est évident: l'adaptation exacte au corps destiné à transplanter. De cette manière, la recherche d'un organe donneur approprié correspondant au corps récepteur, qui est encore nécessaire actuellement, peut être interrompue. En chirurgie reconstructive, une simplification et une amélioration sont attendues. Ici, des procédures sont envisageables dans lesquelles des cellules sont prélevées sur différentes parties du corps du patient - telles que les oreilles, les doigts et les genoux. Ces cellules sont multipliées dans un laboratoire. Le biopolymère est ensuite ajouté. A partir d'une telle suspension, la bio-imprimante peut, en théorie, construire un greffon. Celui-ci est ensuite implanté chez le patient. Les propres cellules du corps dégradent alors le biopolymère au fil du temps. L'avantage pourrait résider notamment dans le fait que la greffe n'est pas rejetée par l'organisme. De plus, une telle greffe pourrait grow avec le corps. La raison de cette propriété positive est que l'implant est lié au système de contrôle de la croissance du patient. Le domaine de la recherche sur l'utilisation des bio-implants en médecine continue de grow. À l'heure actuelle, la production de greffons à partir de cartilage, tel qu'un nez, est très concevable. Plus critique est la production des organes du corps. En particulier, le nombre de capillaires nécessaires pour alimenter les organes n'est actuellement pas envisageable avec la précision nécessaire. Un autre problème peut provenir du fait que dans des structures aussi complexes que les organes du corps, différentes cellules doivent être coordonnées et communiquer entre elles afin de remplir différentes fonctions. Les bio-imprimantes peuvent également être utilisées pour produire de la viande dans l'industrie alimentaire. Selon leurs propres déclarations, les premières entreprises ont déjà imprimé avec succès de tels produits. On dit que ceux-ci sont à la fois savoureux et moins coûteux que l'abattage. Cependant, aucune viande imprimée par bio-impression n'est actuellement en vente.
