Биопринтирането (известно още като 3D биопринтиране) е комбинация от 3D принтиране с биоматериали за репликиране на обекти, които имитират естествени тъкани, кости и кръвоносни съдове в тялото. Биопринтирането се използва главно във връзка с изследванията на лекарства и напоследък като клетъчни скелета за подпомагане на възстановяването на увредени връзки и стави. 3D биопринтиране се прилага в медицината от около 2007 г. и се използва за подпомагане на изучаването или пресъздаването на почти всяка тъкан, хрущял и орган в тялото.
Биопринтерът разпределя биоматериали като живи клетки, синтетично лепило и колагенови скелета на слоеве, за да създаде обект. Този процес се нарича адитивно производство – материалите, подавани в принтера, се втвърдяват, докато излизат, за да създадат 3D обект. Процесът обаче е по-сложен от простото поставяне на материали в 3D принтер и натискането на бутон.
За да стигне до етапа на адитивно производство, принтерът трябва да получи план – компютърно генерирано изображение на обекта, който трябва да бъде създаден. След това материалите, които са необходими за обекта, се подават в принтера. Принтерът чете цифровия файл, който му е бил подаден, докато отпечатва материалите на слоеве, за да пресъздаде желания обект. Всеки слой се охлажда и залепя един за друг (благодарение на колагена, лепилото или в някои случаи само на самите клетки), създавайки твърд, стабилен обект.
Има различни методи затова как живите клетки (обикновено наричани биомастило) могат бъдат да бъдат подадени в биопринтер. Първо трябва да бъдат взети клетки директно от пациента. Но за изследователски цели или в случаите, когато не могат да бъдат използвани собствените клетки на пациента, е възможно да бъдат използвани възрастни стволови клетки, тъй като те могат да бъдат манипулирани за получаване на вида клетки, необходим за биопечат за пресъздаване на тъкан.
Планът, който биопринтерът използва, е създаден на базата на сканиране на тялото на пациента. Това позволява на биопринтера да пресъздаде тъкан, като се позовава на сканирането и използва тънки, прецизни слоеве, за да изгради или отпечата тъканта.
3D биопринтерането в момента се използва в научните и медицински общности за изследване в областта на регенеративната медицина. В института Wyss в Харвард учени са разработили 3D биопринтер, който може да произвежда васкуларизирани (с кръвоносни съдове) тъкани от живи човешки клетки, които са отпечатани върху чип. Тази тъкан се използва от учените, за да наблюдават растежа и развитието ѝ.
Способността да се отглежда тъкан върху чип помага на учените да изследват нови техники в регенеративната медицина, както и тестването на лекарства. С помощта на 3D биопринтер изследователите също могат да разгледат различни методи за създаване на чипове. Едно постижение е било създаването на сърце върху чип със сензори за изследователски цели и събиране на данни.
Референции:
1. Harvard University. 3D Bioprinting of Living Tissues. Wyss Institute
2. Australian Academy of Science. Printing the future: 3D bioprinters and their uses
3. American Society for Cell Biology (ASCB). What’s it all about? 3D bioprinting
4. Verywell Health. Bioprinting: What It Is and How It’s Used in Medicine
