바이오 프린팅은 장기를 생성하기 위해 세포 및 조직의 컴퓨터 보조 제조로 정의 될 수 있습니다. 그것은 세포를 인쇄하고 바이오 물질을 다른 층 위에 인쇄하여 3D 조직 유사 구조를 생성합니다.
나는 어린 시절 매우 부주의하게 놀면서 끊임없이 떨어지고 항상 상처를 입었습니다. 어머니는 저를 꾸짖 었습니다.“새로운 신체 부품을 얻지 못할 것입니다.
글쎄, 농담은 그녀의 신체 부위를 3D로 인쇄 할 수 있기 때문에!
3D 프린팅은 아키텍트가 소형 프로토 타입을 만드는 건축가로 시작했지만 이제는 건축, 제조 및 물류와 같은 분야가 모두 3D 프린팅을 사용합니다. 이로 인해 자연스럽게 질문이 생겼습니다. 이 기술은 세포, 조직 또는 기관을 인쇄하는 데 사용될 수 있습니까?
예 , 그것은 할 수 있고,이 흥미 진진한 분야는 바이오 프린팅으로 알려져 있습니다.
3D 프린팅 란 무엇입니까?
3D 프린팅 "인쇄 잉크". 인쇄 재료의 유형 인이 "잉크"의 여러 층이 서로 위에 연속적으로 놓여 있습니다. 재료의 레이어를 추가하면 설계자는 복잡한 구조와 형상을 만들 수 있습니다.
바이오 프린팅은 살아있는 조직 및/또는 기관이 인쇄되는 3D 프린팅의 유기적 확장입니다. 세포는 서로 층을 이루어 3D 생물학적 구조를 초래한다. 원하는 조직/기관은 컴퓨터 보조 소프트웨어를 사용하여 설계되었으며 그 후 현실로 인쇄됩니다.
3D 바이오 프린트 조직은 살아있는 조직/기관과 매우 유사하며, 세포를 연결하는 미세 혈관 네트워크 및 세포 접합과 같은 미세한 세포 세부 사항; 이러한 미세한 세부 사항조차도 정확하게 바이오 프린트 할 수 있습니다.
이어서, 인쇄 구조는 조직 리모델링을 받고 생물 반응기로 알려진 특수 용기에서 성숙하도록 허용된다. 일단 성숙하면,이 기관은 혈류를 견딜 수 있습니다.
바이오 프린팅은 장기 부족 및 이식 문제를위한 가장 혁신적인 솔루션입니다. (사진 크레딧 :Alena Che/Shutterstock)
바이오 프린팅은 어떻게 이루어 집니까?
바이오 프린팅 과정에는 4 가지 기본 단계가 포함됩니다.
- 조직을 3D 바이오 프린트로 스캔하는
- Bioink의 선택
- 바이오 프린팅 단계
- 3D 바이오 프린트 오르간을 배양하는
3D 바이오 프린팅 공정의 흐름도.
조직 엔지니어는 건강한 신체 부위를 스캔하여 디지털 디자인을 만듭니다. CT (컴퓨터 단층 촬영) 또는 MRI (자기 공명 영상) 스캔과 같은 이미징 기술은 필요한 정보에 따라 사용됩니다.
장기가 수신자와 밀접하게 일치하는 것이 중요합니다. 컴퓨터 보조 소프트웨어는 조직을 정확하게 모델링하는 데 사용됩니다. 이 소프트웨어는 3D 프린터에 대한 일련의 지침을 생성하여 복제본을 생성합니다.
인쇄되는 조직을 기준으로 인쇄 재료가 선택됩니다. 기존 프린터에 잉크 카트리지가 필요한 것처럼 바이오 프린터는 특수 유형의 Bioink를 사용합니다. Bioink는 줄기 세포와 같은 살아있는 세포를 함유하며, 세포가 살아 남을 수있는 적절한 환경 (물, 산소, 영양소)을 제공하는 마이크로 겔과 혼합되어 있습니다.
심하게 불타고 화상 상처로 고통 받고있는 환자를 고려하십시오. 중간 엽 기질 세포라고 불리는 줄기 세포는 환자의 화상 피부를 재생하는 데 사용되는 바이오 링일 수 있습니다.
바이오 프린트를 스캔하면 프린터에 대한 지침이 생성되고 Bioink가 선택되면 실제 바이오 프린팅 프로세스가 시작될 수 있습니다.
선택된 조직/기관 및 재료에 기초하여, 올바른 바이오 프린팅 전략이 결정됩니다. 이것에 대한 세 가지 접근법이 있습니다.이 기사의 뒷부분에서 설명합니다.
바이오 프린트 조직/기관은 생물 반응기에서 인큐베이션하여 조직/기관이 정상적으로 살아가는 환경을 자극합니다. 생물 반응기에서 시간이 지나면 장기는 이식 또는 연구 작업에 사용될 수 있습니다. 이 단계는 조직/기관의 복잡성에 달려 있으며 항상 필요한 것은 아닙니다.
바이오 프린트 귀와 코 (사진 크레디트 :Adrian Mars/Shutterstock)
3D 프린팅에 대한 접근
바이오 프린팅에는 세 가지 접근법이 있습니다 :
1. 생체 모미 :이 접근법에서 복제 할 부분은 발판 주위에 바이오 프린트됩니다. 여기서 아이디어는 형태 나 구조가 원본과 동일하면 신체 부위의 기능을 복제 할 수 있다는 것입니다. 이 접근법을 사용하여 바이오로 린드 된 조직은 추가 성숙을 위해 생물 반응기가 필요합니다.
2. 자율 자기 조립 : 이 접근법에서, 배아 장기 발달이 발생하고, 조직 복제가 이어진다. 여기서 아이디어는 올바른 배아 요소가 제자리에 있으면 발판이 필요하지 않고 자연 발달이 뒤따를 것입니다. 세포 및지지 구조는 최종 신체 부위를 형성하기 위해 서로 자체 구성하고 상호 작용할 것입니다. 최초의 생물학적 혈관은이 접근법을 사용하여 바이오 프린팅되었습니다.
3. 미니 조직 : 이 접근법은 다른 두 가지의 조합입니다. 이 "미니 조직"은 조직의 구조적 및 기능 단위이며, 이러한 미니 조직은 바이오 린크에 첨가되어 인쇄됩니다.
미니 조직은 특정 조건 하에서 배양 된 500 ~ 10,000 개의 세포 사이에 서로 살고 부착 할 수 있도록합니다. 이 배양 세포는 Bioink를 구성합니다.
미니 조직의 많은 층이 함께 바이오 프린트로 만들어지고, 그 후에는 표적 기관으로 자기 조립됩니다.
3 개의 바이오 프린팅 기술
- Inkjet Bioprinting
- 레이저 인쇄
- 미세 배출
세 가지 다른 바이오 프린터와 인쇄 방법
잉크젯 바이오 프린터는 가장 일반적으로 사용되는 프린터 유형입니다. 그것들은 기존의 2D 잉크젯 프린터와 매우 유사한 방식으로 작동합니다. 여기서 원하는 부피의 Bioink는 기판의 사전 정의 된 지점으로 추방됩니다.
.잉크젯 바이오 프린터는 가장 자주 열 (200-300 ° C)을 사용하여 방울 형태의 프린터 노즐에서 바이오 린크를 밀어내는 압력 버스트를 생성합니다. 다른 유형의 잉크젯 바이오 프린터는 압전 압력을 사용하여 펄스를 만듭니다.
결정 또는 세라믹과 같은 특정 압전 요소, 전하가 적용될 때 압축 및 구부러져 수신 기판에 정확한 양의 바이오 링을 압박합니다.
MicroExtrence 3D Bioprinters는 고압으로 인해 표면에서 평평한 작은 구슬 형태로 생물학적 물질을 인쇄합니다. 이런 식으로, 그것은 3D 구조가 생성 될 때까지 각 층의 기본으로 작용하면서 각 층의 비드 층을 인쇄합니다.
.레이저 프린터는 세포, 레이저 및 수용 기판과 같은 생물학적 물질로 코팅 된 금속 리본을 사용하며 일반적으로 레이저 흡수 재료로 덮인 유리입니다.
레이저는 금속 리본의 생물학적 물질을 기화시킨 다음, 액적 형태로 수신 기판으로 흐릅니다. 이 수신 기판은 세포를지지하고 성장할 수 있습니다.
학술 기관은이 프린터가 가장 경제적이기 때문에 미세 추출을 사용하는 바이오 프린터를 선호합니다 (사진 크레디트 :Crevis/Shutterstock)
다양한 유형의 바이오 프린팅에 대해 더 알고 싶다면 여기 및 여기에서 기사를 참조하십시오.
결론
바이오 프린팅은 의료 부문에 혁명을 일으켰습니다. 환자의 세포 샘플을 배양하여 개별화 된 바이오 링크를 만들 수 있으며, 그런 다음 3D 프린트 조직 및 기관에 사용할 수 있습니다. 이들 세포는 기관을받는 환자로부터 가져 오기 때문에 장기 이식 거부의 가능성은 매우 낮다.
바이오 프린트 기관은 약물 검사 목적으로 사용될 수 있으므로 동물 검사의 사용을 줄일 수 있습니다.
바이오 프린팅은 기증자 장기 부족과 공여자 거부의 문제를 효과적으로 해결하는 경제적이고 정확하며 비교적 쉬운 조직/기관을 제조하는 방법입니다.
이 기술의 개선 영역은 프로세스의 타당성, 속도, 접근성, 독성 및 생체 호환성이지만 미래는 밝게 보입니다!
