3D bioprintimine on tehnoloogia, mis kasutab 3D-bioprinterit rakutellingute loomiseks ja seejärel seemnerakke tellingutesse, et rakud saaksid kasvada. Bioprinting kasutab kiht-kihilist tootmismeetodit, kasutades bioinke, et luua rakutellinguid, mis jäljendavad eluskudesid ja võivad luua täpselt kontrollitud 3D-koestruktuure, millel on koelaadne keerukus. Sellel on suurepärased rakendused meditsiini- ja koetehnoloogia valdkonnas. Bioprintimist saab praegu kasutada kudede ja elundite printimiseks ravimite testimiseks ning rakutellingute valmistamiseks. Neid tellinguid saab kasutada liigese kõhre või sidemete regenereerimise tehnikates
1. 3D bioprintimise kontseptsioon
Bioloogilise 3D-printimise arenguga laiendatakse ja laiendatakse pidevalt ka selle kontseptsiooni. Praegu võib bioloogilise 3D-printimise jagada kaheks mõisteks: lai ja kitsas. Laiemas mõttes võib bio-3D-printimise kategooriaks pidada 3D-printimist, mis teenib otseselt biomeditsiini valdkonda, samas kui kitsas tähenduses nimetatakse raku sisaldavate bioiinkidega manipuleerimise protsessi aktiivsete struktuuride ehitamiseks tavaliselt bio-3D-printimiseks.
※ Laiemas mõttes võib bioloogilise 3D-printimise jagada laias laastus neljaks tasemeks:
(1) Bioühildumisnõueteta konstruktsioonide tootmine, näiteks praegu kirurgilise tee planeerimisel laialdaselt kasutatavate toodete 3D-printimine.
(2) Bioühildumisnõuetega mittelagunevate toodete, näiteks titaansulamist vuukide, defektide parandamise korpuse silikoonproteeside jms tootmine.
(3) Bioühildumisnõuete, lagunevate toodete, näiteks aktiivse keraamilise luu, lagunevate veresoonte stentide jms tootmine.
(4) Kitsas bio-3D-printimine, st elusrakkude manipuleerimine biomimeetilise kolmemõõtmelise koe ehitamiseks, näiteks trükirakkude mudelid ravimite skriinimiseks ja mehhanismi uurimiseks, maksaüksused, nahk, veresooned jne. Rakkude manipuleerimise protsessi bio-3D printimisel võib nimetada ka rakkude printimiseks ( lahtritrükk)
※ Kitsamas tähenduses saab rakutrüki ja bio-3D-printimise kontseptsioone omavahel vahetada. Lisaks on mõnikord näha orelitrükki.
Orelitrüki mõistet, tavaliselt võib seda mõistet pidada ka rakutrüki ja bioloogilise 3D-printimisega vahetatavaks kitsas tähenduses.
2. 3D Bioprintingu põhimaterjal on bioink
3D-trükiorganismid kasutavad eluskudede imitatsiooni loomiseks peamiselt bioinke. Bioinkidel peab kõigepealt olema väga hea bioloogiline aktiivsus, mis sarnaneb rakuvälise maatrikskeskkonnaga kehas, mis hõlbustab trükitud rakkude edasist arengut ja loob rakkude vahelise suhtluse.
Praegu on bioinke nelja peamist tüüpi: ioon-ristlinkimine, temperatuuritundlik, valgustundlik ja nihke hõrenemine:
◆ Iooniline ristsiduv tüüp realiseerib peamiselt hüdrogeeli kõvenemise läbi ioonilise ristsiduva reaktsiooni, näiteks alginaadi seeria tindi, kui naatriumalginaati naatriumioon asendatakse kaltsiumiiooniga kaltsiumiiooniga, saadakse kaltsiumalginaathüdrogeel.
◆ Temperatuuritundlik tint realiseerib peamiselt üleminekut sololekust geeli olekusse kuumutamise või jahutamise teel, näiteks želatiini tint, printimisel on vaja düüsi kuumutada, et sulatada želatiini ja jahutada alumine trükiplatvorm želatiini seadmise saavutamiseks;
◆ Valgustundlik tint kasutab peamiselt valgust, et aktiveerida fotoinitiaator tindis, et realiseerida tindi üleminek sol olekust geeli olekusse. -GM seeria) materjal.
◆ Nihke hõrenemise tint kasutab peamiselt nähtust, et mõnede materjalide ilmne viskoossus väheneb nihkepinge suurenemisega. Sol olekus kasutatakse bioinki moodustamiseks näiteks karbomeeri liimi + GelMA või kollageeni.
3.3D Bioprintimise protsess
Erinevate vormimispõhimõtete ja trükimaterjalide kohaselt saab bioloogilise 3D-trükitehnoloogia jagada 3DP-ks, SLS-iks, FDM-iks, SLA-printimiseks jne.
4. 3D bioprintimise rakendused
Kuna 3D-bioprintimine ei saa mitte ainult toota konkreetse kujuga struktuure, vaid pakkuda ka rakkude kolmemõõtmelist kultuurikeskkonda, on 3D-bioprintimisel kudede ja elundite valmistamisel palju erinevaid rakendusi. Praegu kasutatakse seda peamiselt kõhre, naha, veresoonte, kasvajamudelite ja muude keeruliste organite puhul. Trükis.
5. 3D-bioprintimise tulevik
3D bioprintimine on uus tehnoloogia, mis ühendab biotootmise ja lisandite tootmise. See on multidistsiplinaarne tipptasemel tehnoloogia, nagu masinad, materjalid, bioloogia ja meditsiin. See pakub uut võimalust uurida koetehnoloogia ja regeneratiivse meditsiini valdkonnas. Praegu on bioprintimine teinud palju edusamme bioinki valmistamise, trükiprotsesside teadus- ja arendustegevuse, trükiseadmete arendamise ja meditsiiniliste rakenduste uurimisel, kuid praegu keskendub enamik neist uuringutest tootmisprobleemide lahendamisele. Funktsionaalsed läbimurded ja rakendused.
