เนื้อหา
- Bioprinting ทำงานอย่างไร
- การพิมพ์ไบโอบนชิป
- Bioprinting และ Bone Grafts
- Bioprinting and Regenerative Skin and Tissue
- Bioprinting เส้นเลือด
Bioprinting ทำงานอย่างไร
เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถให้ความลึกในการพิมพ์อะไรก็ได้และเครื่องพิมพ์ชีวภาพก็ทำได้โดยการกระจายวัสดุชีวภาพเช่นเซลล์ที่มีชีวิตกาวสังเคราะห์และโครงคอลลาเจนเป็นชั้น ๆ เพื่อสร้างวัตถุ กระบวนการนี้เรียกว่าการผลิตสารเติมแต่ง - วัสดุที่ป้อนเข้าเครื่องพิมพ์จะแข็งตัวเมื่อออกมาเพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติ
แต่มันไม่ง่ายเหมือนการใส่วัสดุลงในเครื่องพิมพ์ 3 มิติแล้วกดปุ่ม เพื่อที่จะไปสู่ขั้นตอนการผลิตเพิ่มเติมเครื่องพิมพ์จำเป็นต้องได้รับพิมพ์เขียวซึ่งเป็นภาพที่คอมพิวเตอร์สร้างขึ้นจากสิ่งที่พยายามสร้างขึ้น จากนั้นวัสดุที่คุณต้องการใช้สำหรับวัตถุที่ป้อนเข้าเครื่องพิมพ์ เครื่องพิมพ์จะอ่านไฟล์ดิจิทัลที่คุณให้มาในขณะที่พิมพ์วัสดุที่คุณให้มาเป็นชั้น ๆ เพื่อสร้างวัตถุที่ต้องการขึ้นมาใหม่ แต่ละชั้นจะเย็นตัวและยึดติดกัน (ต้องขอบคุณคอลลาเจนกาวหรือในบางกรณีก็แค่เซลล์เอง) สร้างชิ้นส่วนที่มั่นคงและมั่นคง
เพื่อที่จะได้เซลล์ที่มีชีวิต (โดยทั่วไปเรียกว่าไบโอลิงค์) เพื่อป้อนเข้าไปในไบโอปรินเตอร์นักวิจัยสามารถใช้เส้นทางได้หลายวิธี ขั้นแรกสามารถนำมาโดยตรงจากผู้ป่วยที่กำลังพิมพ์ทางชีวภาพ หรือหากใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยหรือในกรณีที่ไม่สามารถใช้เซลล์ของผู้ป่วยเองได้ก็สามารถใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากผู้ใหญ่ได้เนื่องจากสามารถปรับเปลี่ยนเซลล์ที่จำเป็นสำหรับการพิมพ์ทางชีวภาพเพื่อสร้างเนื้อเยื่อขึ้นมาใหม่ได้
พิมพ์เขียวที่ไบโอปรินเตอร์ใช้มักเป็นการสแกนผู้ป่วย สิ่งนี้ช่วยให้ไบโอปรินเตอร์สร้างเนื้อเยื่อขึ้นมาใหม่โดยอ้างถึงการสแกนและใช้ชั้นบาง ๆ ที่แม่นยำเพื่อสร้างหรือพิมพ์เนื้อเยื่อ
การพิมพ์ไบโอบนชิป
วิธีหนึ่งในการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่ใช้ในชุมชนวิทยาศาสตร์และการแพทย์คือการทดสอบยาปฏิรูป ที่สถาบัน Wyss Institute ที่ Harvard นักวิจัยได้พัฒนาไบโอปรินเตอร์ 3 มิติที่สามารถสร้างเนื้อเยื่อหลอดเลือดของเซลล์มนุษย์ที่มีชีวิตซึ่งพิมพ์บนชิป พวกเขาใช้เนื้อเยื่อนี้บนชิปเพื่อเชื่อมต่อกับช่องทางหลอดเลือดซึ่งช่วยให้การวิจัยให้สารอาหารของเนื้อเยื่อเพื่อตรวจสอบการเจริญเติบโตและพัฒนาการ
ความสามารถในการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อบนชิปช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบเทคนิคใหม่ ๆ ในเวชศาสตร์ฟื้นฟูและการทดสอบยา การใช้นักวิจัยไบโอปรินเตอร์ 3 มิติยังสามารถตรวจสอบวิธีการต่างๆในการสร้างชิปได้อีกด้วย ความสำเร็จอย่างหนึ่งคือการสร้างหัวใจบนชิปโดยมีเซ็นเซอร์สำหรับการวิจัยและการรวบรวมข้อมูล ก่อนหน้านี้อาจต้องมีการทดสอบสัตว์หรือมาตรการอื่น ๆ
Bioprinting และ Bone Grafts
เมื่อพูดถึงการฝึกแพทย์ยังมีสิ่งที่ต้องเรียนรู้และทดสอบอีกมากในการสร้างอวัยวะที่ได้รับการพิมพ์ทางชีวภาพที่ปรับขนาดให้มีขนาดเท่ากับมนุษย์ แต่มีการทำขั้นตอนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเช่นในส่วนของการปลูกถ่ายกระดูกเพื่อแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับกระดูกและข้อต่อที่อยู่รอบ ๆ
ความก้าวหน้าที่โดดเด่นที่สุดมาจากนักวิจัยของมหาวิทยาลัยสวอนซีในเวลส์ นักพิมพ์ชีวภาพของทีมสามารถสร้างวัสดุกระดูกเทียมในรูปทรงเฉพาะที่จำเป็นโดยใช้วัสดุที่สร้างใหม่และทนทาน นักวิจัยจาก AMBER Science Foundation Ireland และ Trinity College ในดับลินประเทศไอร์แลนด์ได้สร้างกระบวนการเพื่อสนับสนุนการพิมพ์วัสดุกระดูกแบบ 3 มิติเพื่อช่วยในการแก้ไขข้อบกพร่องที่เกิดจากการผ่าตัดเนื้องอกการบาดเจ็บและการติดเชื้อตลอดจนความผิดปกติของกระดูกทางพันธุกรรม
มหาวิทยาลัยนอตติงแฮมในอังกฤษยังได้รับประโยชน์จากการแพทย์ด้านนี้ด้วยการพิมพ์สำเนาของกระดูกที่พวกเขากำลังเปลี่ยนและเคลือบด้วยเซลล์ต้นกำเนิด นั่งร้านวางอยู่ภายในลำตัว เมื่อเวลาผ่านไปด้วยความช่วยเหลือของเซลล์ต้นกำเนิดจะถูกแทนที่ด้วยกระดูกใหม่อย่างสมบูรณ์
Bioprinting and Regenerative Skin and Tissue
ผิวหนังเป็นพื้นที่ที่ประสบความสำเร็จในการใช้ยาสำหรับการพิมพ์ทางชีวภาพเนื่องจากความสามารถของเครื่องในการจัดชั้นขณะพิมพ์ เนื่องจากผิวหนังเป็นอวัยวะหลายชั้นซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่แตกต่างกันภายในแต่ละชั้นนักวิจัยจึงหวังว่าเมื่อเวลาผ่านไปการพิมพ์ไบโอพรินต์สามารถช่วยในการสร้างชั้นของผิวหนังเช่นผิวหนังชั้นหนังแท้และหนังกำพร้า
นักวิจัยจาก Wake Forest School of Medicine ในนอร์ทแคโรไลนากำลังตรวจสอบเรื่องนี้อย่างใกล้ชิดเกี่ยวกับการเผาเหยื่อที่ไม่มีผิวหนังที่ไม่เสียหายเพียงพอที่จะเก็บเกี่ยวเพื่อช่วยในการดูแลและรักษาบาดแผล ในกรณีนี้ไบโอปรินเตอร์จะได้รับข้อมูลบาดแผลของผู้ป่วยจากเครื่องสแกน (รวมถึงความลึกและชนิดของเซลล์ที่จำเป็น) เพื่อช่วยสร้างผิวหนังใหม่ที่สามารถใช้กับผู้ป่วยได้
ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียนักวิจัยกำลังทำงานเกี่ยวกับการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่สามารถสร้างกระดูกอ่อนเพื่อช่วยซ่อมแซมเนื้อเยื่อในหัวเข่าและบริเวณอื่น ๆ ที่สึกหรอโดยทั่วไปจากการสึกหรอในร่างกายตลอดจนผิวหนังและเนื้อเยื่อระบบประสาทอื่น ๆ ที่จำเป็นต่อสุขภาพของอวัยวะ .
Bioprinting เส้นเลือด
ความสามารถในการสร้างเส้นเลือดขึ้นใหม่โดยใช้ไบโอปรินเตอร์ไม่เพียง แต่มีประโยชน์ในความเป็นไปได้ที่จะสามารถปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยได้โดยตรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทดสอบยาและยาเฉพาะบุคคลด้วย นักวิจัยจาก Brigham และ Women’s Hospital ได้รับประโยชน์จากการแพทย์ด้านนี้โดยการพิมพ์เส้นใยอะกาโรสที่ทำหน้าที่เป็นเส้นเลือด นักวิจัยพบว่าเส้นเลือดที่พิมพ์ไบโอพรินต์เหล่านี้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะเคลื่อนย้ายและสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่แทนที่จะละลายไปรอบ ๆ โครงสร้างที่มีอยู่
คำจาก Verywell
งานวิจัยที่เกิดจากการพิมพ์ไบโอพรินต์เป็นสิ่งที่น่าสนใจและในขณะที่มีความก้าวหน้าอย่างมากของความรู้และผลประโยชน์จากความสามารถในการพิมพ์ไบโอพรินต์กระดูกผิวหนังหลอดเลือดกระดูกอ่อนและแม้กระทั่งอวัยวะ แต่ก็ยังมีความคืบหน้าอีกมาก แนวทางปฏิบัติเหล่านี้ถูกปรับให้เข้ากับการแพทย์
บางคนอาจจะพร้อมเร็วกว่าคนอื่น ๆ ในกรณีของการพิมพ์ทางชีวภาพและนักวิจัยด้านผิวหนังหวังว่าจะเตรียมวิทยาศาสตร์ให้พร้อมภายในห้าปีสำหรับทหารที่ประสบกับบาดแผลไฟไหม้ในการสู้รบ ด้านอื่น ๆ ของการพิมพ์ทางชีวภาพเช่นการสร้างอวัยวะขึ้นมาใหม่เพื่อให้มนุษย์ใช้ยังคงมีแนวทางในการพัฒนา
เมื่อพูดถึงการเลียนแบบกระบวนการของร่างกายและสังเกตการทำงานร่วมกันของยาบางชนิดภายในระบบที่ใหญ่ขึ้นของร่างกายการพิมพ์ทางชีวภาพได้เปิดประตูในการรวบรวมข้อมูลตลอดจนวิธีที่ไม่รุกรานเพื่อดูว่าร่างกายมนุษย์โต้ตอบกับสารบางชนิดอย่างไรซึ่งอาจนำไปสู่ ยาส่วนบุคคลมากขึ้นสำหรับผู้ป่วยและผลข้างเคียงน้อย