Máy in sinh học là một loại máy in 3D đặc biệt. Dựa trên kỹ thuật mô được điều khiển bằng máy tính, chúng có thể tạo ra các mô hoặc mạch sinh học. Trong tương lai, có thể sản xuất các cơ quan nội tạng và các sinh vật sống nhân tạo với sự giúp đỡ của họ.
Máy in sinh học là gì?
Máy in sinh học là một loại máy in 3D đặc biệt. Máy in sinh học là thiết bị kỹ thuật để in các mô và cơ quan sinh học trong không gian ba chiều bằng cách chuyển chúng vào các tế bào sống. Lĩnh vực in 3D này vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm và chủ yếu đang được nghiên cứu trong các nghiên cứu khoa học ở các trường đại học. Mục đích là tạo ra khả năng sản xuất các mô và cơ quan thay thế chức năng có thể được sử dụng trong điều trị y tế. Từ hoạt động cho máy in sinh học được gọi là máy in sinh học. Quá trình in sinh học bắt đầu với thành phần cơ bản của mô hoặc cơ quan đích. Máy in sinh học được sử dụng độc quyền trong môi trường phòng thí nghiệm. Máy in 3D đặc biệt lưu trữ và tạo thành các lớp tế bào mỏng thông qua bản in cái đầu kết quả là. Để làm điều này, cái đầu của máy in sinh học di chuyển sang trái, phải, lên hoặc xuống. Máy in sinh học sử dụng mực sinh học hoặc các giao thức xử lý sinh học để xây dựng các vật liệu hữu cơ. Đây là những chất tạo màng sinh học với các tế bào từ sinh vật sống và hydrogel chứa tới 90% nước. Thuộc tính dòng chảy phải được tính toán chính xác. Một mặt, khối lượng phải đủ lỏng để kim của bơm tiêm không bị tắc nghẽn, mặt khác, nó phải đủ rắn chắc để cấu trúc của mục tiêu được bền. Các ứng dụng khác để in sinh học bao gồm cấy ghép, phẫu thuật điều trị, kỹ thuật mô và phẫu thuật tái tạo.
Dạng, kiểu và loài
Hiện nay, máy in sinh học được sử dụng rất ít trong lĩnh vực thương mại. Bởi vì quá trình in sinh học đang trong giai đoạn phát triển, các loài trưởng thành hoặc các loại máy in sinh học hiện chưa được xác minh. Tuy nhiên, về nguyên tắc, bất kỳ máy in 3D nào cũng có thể được dùng để in sinh học. Để làm như vậy, PVC thường được sử dụng bột phải được thay thế bằng các ô thích hợp. Các quy trình cũng đang được thử nghiệm để có thể phát triển máy in sinh học từ máy in phun thông thường. Yêu cầu cao đối với mực sinh học. Ví dụ, bất kỳ chất nào được sử dụng cho mục đích lâm sàng phải đáp ứng các thông số kỹ thuật quốc tế nghiêm ngặt. Trước khi được sử dụng trong in sinh học, các chất này phải trải qua nhiều năm thử nghiệm.
Cấu trúc và phương thức hoạt động
Cách thức hoạt động của máy in sinh học rất giống với nguyên tắc hoạt động của máy in 3D thông thường. Khuôn được chế tạo bằng máy đùn. Tuy nhiên, không có PVC bột được sử dụng, như trường hợp của các máy in 3D thông thường, nhưng là một loại gel polyme, thường dựa trên alginate. Máy in sinh học hiện nay, được sử dụng không thường xuyên trong thực tế, tạo ra các giọt, mỗi giọt chứa từ 10,000 đến 30,000 tế bào riêng lẻ. Tổ chức của các tế bào đơn lẻ này, dựa trên các yếu tố tăng trưởng thích hợp, được cho là kết hợp với nhau để tạo thành cấu trúc mô chức năng. Máy in sinh học yêu cầu kiểm soát nhiệt độ để in chính xác. Các máy chạy nước sinh học hiện nay rất lớn về mặt không gian và có thể dài vài mét về chiều rộng, chiều dài và chiều cao. Một máy tính, thường được đặt bên ngoài máy in, điều khiển các pít-tông của ống tiêm. Cơ sở cho điều này là dữ liệu kỹ thuật số có sẵn của mô hình 3D. Liên kết sinh học được đẩy ra khỏi tối đa tám vòi phun và cấu trúc dự kiến được xây dựng trên một nền tảng.
Các lợi ích y tế và sức khỏe
Về nguyên tắc, máy in sinh học dự kiến sẽ được sử dụng đặc biệt trong ba lĩnh vực trong tương lai: y học, công nghiệp thực phẩm và sinh học tổng hợp. Trong y học, việc sử dụng máy in sinh học có thể hình dung và được hình dung trong các lĩnh vực phụ của phẫu thuật điều trị, phẫu thuật tái tạo, hiến tặng nội tạng và cấy ghép. Đặc biệt trong trường hợp các cơ quan bằng máy in sinh học, một lợi thế lớn là rõ ràng: sự phù hợp chính xác với cơ thể dành cho cấy ghép. Bằng cách này, việc tìm kiếm cơ quan hiến tặng phù hợp phù hợp với cơ thể nhận, hiện vẫn còn cần thiết, có thể bị dừng lại. Trong phẫu thuật tái tạo, người ta mong đợi sự đơn giản hóa và cải thiện. Ở đây, có thể hình dung các thủ tục trong đó các tế bào được lấy từ các bộ phận khác nhau của cơ thể bệnh nhân - chẳng hạn như tai, ngón tay và đầu gối. Các tế bào này được nhân lên trong phòng thí nghiệm. Biopolymer sau đó được thêm vào. Từ hệ thống treo như vậy, về lý thuyết, máy vận chuyển sinh học có thể tạo ra một ống ghép. Điều này sau đó được cấy vào bệnh nhân. Các tế bào của chính cơ thể sau đó sẽ phân hủy chất tạo màng sinh học theo thời gian. Lợi thế đặc biệt có thể nằm ở chỗ cơ thể không từ chối việc cấy ghép. Hơn nữa, việc cấy ghép như vậy có thể phát triển với cơ thể. Lý do cho đặc tính tích cực này là do mô cấy được liên kết với hệ thống kiểm soát tăng trưởng của bệnh nhân. Lĩnh vực nghiên cứu về việc sử dụng sinh họccấy ghép trong y học tiếp tục phát triển. Hiện tại, việc sản xuất các mảnh ghép từ xương sụn, Chẳng hạn như một mũi, là rất có thể tưởng tượng. Mấu chốt hơn là sản xuất các cơ quan trong cơ thể. Đặc biệt, số lượng mao mạch cần thiết để cung cấp cho các cơ quan hiện không thể hình dung được với độ chính xác cần thiết. Một vấn đề khác có thể nảy sinh từ thực tế là trong các cấu trúc phức tạp như các cơ quan của cơ thể, các tế bào khác nhau phải được phối hợp và giao tiếp với nhau để thực hiện các chức năng khác nhau. Máy in sinh học cũng có thể được sử dụng để sản xuất thịt trong ngành công nghiệp thực phẩm. Các công ty đầu tiên - theo tuyên bố của chính họ - đã in thành công các sản phẩm như vậy. Chúng được cho là vừa ngon lại vừa ít tốn kém hơn so với việc giết mổ. Tuy nhiên, không có loại thịt nào được in bằng cách in sinh học hiện đang được bán.
