3D-biopainatus on tekniikka, joka käyttää 3D-biotulostinta solutelineen luomiseen ja sitten siemensoluja telineisiin, jotta solut voivat kasvaa. Biopainatus käyttää kerros kerrokselta valmistettua valmistusmenetelmää bioinksien avulla luodakseen solutelineitä, jotka jäljittelevät elävää kudosta ja voivat tuottaa tarkasti hallittuja 3D-kudosrakenteita, joilla on kudoksen kaltainen monimutkaisuus. Sillä on suuria sovelluksia lääketieteen ja kudostekniikan aloilla. Biopainatusta voidaan tällä hetkellä käyttää kudosten ja elinten tulostamiseen lääketestaukseen sekä solutelineiden valmistukseen. Näitä telineitä voidaan käyttää nivelruston tai nivelsiteiden regenerointitekniikoissa
1. 3D-biotulostuksen käsite
Biologisen 3D-tulostuksen kehittämisen myötä sen konseptia laajennetaan ja laajennetaan jatkuvasti. Tällä hetkellä biologinen 3D-tulostus voidaan jakaa kahteen käsitteeseen: leveä ja kapea. Laajassa merkityksessä biolääketieteen alaa suoraan palvelevaa 3D-tulostusta voidaan pitää bio-3D-tulostuksen luokkana, kun taas kapeassa mielessä solua sisältävien bioinkien manipulointiprosessia aktiivisten rakenteiden rakentamiseksi kutsutaan yleensä bio-3D-tulostukseksi.
※ Laajassa merkityksessä biologinen 3D-tulostus voidaan jakaa karkeasti neljään tasoon:
(1) Sellaisten rakenteiden valmistus, joilla ei ole bioyhteensopivuusvaatimuksia, kuten 3D-tulostus tuotteille, joita käytetään tällä hetkellä laajalti kirurgisten polkujen suunnittelussa.
(2) Hajoamattomien tuotteiden valmistus bioyhteensopivuusvaatimuksilla, kuten titaaniseosliitokset, vikojen korjausrungon silikoniproteesit jne.
(3) Bioyhteensopivuutta koskevien vaatimusten, hajoavien tuotteiden, kuten aktiivisen keraamisen luun, hajoavien verisuonten stenttien jne.
(4)Kapea bio-3D-tulostus eli elävien solujen manipulointi biomimeettisten kolmiulotteisten kudosten rakentamiseksi, kuten painetut solumallit lääkeseulontaa ja mekanismitutkimusta varten, maksayksiköt, iho, verisuonet jne. Solujen käsittelyprosessia bio-3D-tulostuksessa voidaan kutsua myös solujen tulostamiseksi ( solujen tulostus)
※ Kapeassa merkityksessä solutulostuksen ja bio-3D-tulostuksen käsitteet voidaan vaihtaa. Lisäksi joskus nähdään elinten painatus.
Elinten tulostuksen käsitettä, yleensä tätä käsitettä voidaan pitää myös vaihdettavana solutulostuksen ja biologisen 3D-tulostuksen kanssa kapeassa merkityksessä
2. 3D Bioprintingin ydinmateriaali on bioink
3D-tulostusorganismit käyttävät pääasiassa bioinkejä elävien kudosten jäljitelmien luomiseen. Bioinkeillä on ensin oltava erittäin hyvä biologinen aktiivisuus, joka on samanlainen kuin kehon solunulkoinen matriisiympäristö, joka helpottaa painettujen solujen kehittymistä ja muodostaa solujen välisen viestinnän.
Tällä hetkellä bioinkejä on neljä päätyyppiä: ionin ristiinlinkitys, lämpötilaherkkä, valoherkkä ja leikkausharvennus:
◆ Ioninen ristisidontatyyppi ymmärtää pääasiassa hydrogeelin kovettumisen ionisen ristisidontareaktion, kuten alginaattisarjan musteen, kautta, kun natriumalginaatin natriumioni korvataan kalsiumionilla, saadaan kalsiumalginaattihydrogeeli.
◆ Lämpötilaherkkä muste ymmärtää pääasiassa siirtymisen sol-tilasta geelitilaan kuumentamalla tai jäähdyttämällä, kuten gelatiinin mustetta, tulostettaessa on tarpeen lämmittää suutin gelatiinin sulattamiseksi ja jäähdyttää pohjatulostusalusta gelatiinin asettamiseksi;
◆ Valoherkkä muste käyttää pääasiassa valoa aktivoimaan valoinitiaattorin musteessa ymmärtääkseen musteen siirtymisen solin tilasta geelitilaan. -GM-sarjan) materiaali.
◆ Leikkaa harvennusmuste käyttää pääasiassa ilmiötä, jonka mukaan joidenkin materiaalien ilmeinen viskositeetti vähenee leikkausrasituksen lisääntyessä. Sol-tilassa bioinkin muodostamiseen käytetään esimerkiksi karbomeeriliimaa + GelMA: ta tai kollageenia.
3.3D Biopainatusprosessi
Eri muodostamisperiaatteiden ja tulostusmateriaalien mukaan biologinen 3D-tulostustekniikka voidaan jakaa 3DP:hen, SLS:ään, FDM:ään, SLA-tulostukseen jne.
4. 3D-biotulostuksen sovellukset
Koska 3D-biopainatus ei voi vain valmistaa tiettyjen muotojen rakenteita, vaan myös tarjota kolmiulotteisen viljelyympäristön soluille, 3D-biopainatuksella on laaja valikoima sovelluksia kudosten ja elinten valmistuksessa. Tällä hetkellä sitä käytetään pääasiassa rustossa, ihossa, verisuonissa, kasvainmalleissa ja muissa monimutkaisissa elimissä. Se on painatus.
5. 3D-biotulostuksen tulevaisuus
3D-biopainatus on uusi tekniikka, jossa yhdistyvät biovalmistus ja lisäaineiden valmistus. Se on monialainen huipputeknologia, kuten koneet, materiaalit, biologia ja lääketiede. Se tarjoaa uuden tavan kudostekniikan ja regeneratiivisen lääketieteen tutkimukseen. Tällä hetkellä Bioprinting on edistynyt paljon bioinkin valmistuksessa, painoprosessien tutkimuksessa ja kehittämisessä, painolaitteiden kehittämisessä ja lääketieteellisen sovelluksen tutkimuksessa, mutta tällä hetkellä suurin osa näistä tutkimuksista keskittyy valmistusongelmien ratkaisemiseen. Toiminnalliset läpimurrot ja sovellukset.
