3D-bioprinting är en teknik som använder en 3D-bioprinter för att skapa en cellställning och sedan så celler in i ställningen för att låta cellerna växa. Bioprinting använder en tillverkningsmetod för lager-för-lager, med biobläck, för att skapa cellställningar som efterliknar levande vävnad och kan generera exakt kontrollerade 3D-vävnadsstrukturer med vävnads-liknande komplexitet. Den har fantastiska tillämpningar inom medicinsk och vävnadsteknik. Bioprinting kan för närvarande användas för att skriva ut vävnader och organ för drogtester, samt för att göra cellställningar. Dessa byggnadsställningar kan användas i ledbrosk- eller ligamentregenereringstekniker
1. Konceptet med 3D bioprinting
Med utvecklingen av biologisk 3D-utskrift utökas och utökas dess koncept också kontinuerligt. För närvarande kan biologisk 3D-utskrift delas in i två begrepp: bred och smal. I vid bemärkelse kan 3D-utskrift som direkt betjänar biomedicinområdet betraktas som kategorin bio-3D-utskrift, medan i en snäv mening processen att manipulera cellinnehållande biobläck för att konstruera aktiva strukturer vanligtvis är kallas bio-3D-utskrift.
※ I vid bemärkelse kan biologisk 3D-utskrift grovt delas in i fyra nivåer:
① Tillverkning av strukturer utan krav på biokompatibilitet, såsom 3D-utskrift av produkter som för närvarande används i stor utsträckning inom kirurgisk vägplanering.
② Tillverkning av icke-nedbrytbara produkter med krav på biokompatibilitet, såsom titanlegeringsleder, silikonproteser för defektreparationskropp, etc.
③ Tillverkning av biokompatibilitetskrav, nedbrytbara produkter, såsom aktivt keramiskt ben, nedbrytbara blodkärlsstentar, etc.
④Smal bio-3D-utskrift, det vill säga manipulera levande celler för att bygga biomimetiska tredimensionella vävnader, som att skriva ut cellmodeller för läkemedelsscreening och mekanismforskning, leverenheter, hud, blodkärl, etc. Processen att manipulera celler i bio-3D-utskrift kan också kallas cellutskrift (cellutskrift)
※ I en snäv mening kan begreppen cellutskrift och bio-3D-utskrift utbytas. Dessutom ses ibland orgeltryck.
Begreppet organutskrift, vanligtvis kan detta koncept också anses utbytbart med cellutskrift och biologisk 3D-utskrift i snäv bemärkelse
2. Kärnmaterialet i 3D Bioprinting är biobläck
3D-utskriftsorganismer använder huvudsakligen biobläck för att skapa imiterade levande vävnader. Biobläck måste först ha mycket god biologisk aktivitet, liknande den extracellulära matrismiljön i kroppen, vilket underlättar vidareutvecklingen av tryckta celler och etablerar kommunikation mellan celler.
För närvarande finns det fyra huvudtyper av biobläck: jon-tvärbindning, temperatur-känslig, ljuskänslig och skjuv-förtunning:
◆ Den joniska tvärbindningstypen- realiserar huvudsakligen härdningen av hydrogelen genom den joniska tvärbindningsreaktionen, såsom alginatseriens bläck, när natriumjonen i natriumalginatet ersätts med kalcium jon, erhålls kalciumalginathydrogelen.
◆ Temperaturkänsligt-bläck realiserar huvudsakligen övergången från soltillstånd till geltillstånd genom uppvärmning eller kylning, t.ex. gelatinbläck, vid utskrift är det nödvändigt att värma munstycket för att smälta gelatinet och kyla den nedre tryckplattformen för att uppnå gelatinsättning;
◆ Det ljuskänsliga bläcket använder huvudsakligen ljus för att aktivera fotoinitiatorn i bläcket för att realisera övergången av bläcket från soltillståndet till geltillståndet. -GM-serien) material.
◆ Skjuvförtunningsfärg använder huvudsakligen fenomenet att den skenbara viskositeten för vissa material minskar med ökande skjuvspänning. I soltillståndet används till exempel karbomerlim plus GelMA eller kollagen för att bilda biobläck.
3. 3D Bioprinting Process
Enligt de olika formningsprinciperna och utskriftsmaterialen kan biologisk 3D-utskriftsteknik delas in i 3DP, SLS, FDM, SLA-utskrift, etc.
4. Tillämpningar av 3D Bioprinting
Eftersom 3D-bioprinting inte bara kan tillverka strukturer med specifika former, utan också tillhandahålla en tredimensionell odlingsmiljö för celler, har 3D-bioprinting ett brett spektrum av tillämpningar vid tillverkning av vävnader och organ. För närvarande används det främst i brosk, hud, blodkärl, tumörmodeller och andra komplexa organ. s tryck.
5. Framtiden för 3D-bioprinting
3D bioprinting är en ny teknik som kombinerar biotillverkning och additiv tillverkning. Det är en tvärvetenskaplig banbrytande-teknik som maskiner, material, biologi och medicin. Det ger ett nytt sätt för forskning inom området vävnadsteknik och regenerativ medicin. För närvarande har Bioprinting gjort stora framsteg inom förberedelse av biobläck, forskning och utveckling av tryckprocesser, utveckling av tryckutrustning och forskning om medicinsk tillämpning, men för närvarande fokuserar de flesta av dessa forskningar på att lösa tillverkningsproblem. Funktionella genombrott och tillämpningar.
