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武漢*D打印公司:什么是*D生物打???

印刷問答 2022-08-22 09:42 160 0

武漢易成三維是國內(nèi)領(lǐng)先的*D打印綜合方案供應(yīng)商,始終專注于制造、教育、科研、軍工等領(lǐng)域,迄今為止已為約600所著名高校、科研院所、約10000個企業(yè)機(jī)構(gòu)提供專業(yè)的*D打印設(shè)備、服務(wù)及平臺化數(shù)字智造應(yīng)用方案。

對*D生物打印的興趣和生物醫(yī)學(xué)需求持續(xù)增加。了解有關(guān)醫(yī)學(xué)中*D打印的所有信息。

*D生物打印是一種增材制造工藝,其中有機(jī)和生物材料(如活細(xì)胞和營養(yǎng)物質(zhì))結(jié)合在一起,形成模仿天然人體組織的人造結(jié)構(gòu)。

換句話說,生物打印是一種*D打印,可以潛在地產(chǎn)生從骨組織和血管到活組織的任何東西,用于各種醫(yī)療應(yīng)用,包括組織工程和藥物測試和開發(fā)。

也許*D生物打印最重要的驅(qū)動力是再生醫(yī)學(xué)。根據(jù)克里斯·梅森(Chris Mason)和彼得·鄧尼爾(Peter Dunnill)的說法,這涉及替換或再生“人體細(xì)胞,組織或器官,以恢復(fù)或建立正常功能”。在這里,生物打印可以發(fā)揮核心作用,特別是考慮到全球?qū)ζ鞴俸徒M織移植的高需求。

在本文中,我們將探討被稱為*D生物打印的迷人而未來主義的技術(shù)。我們將介紹其最重要的方面,包括其主要應(yīng)用程序,它的工作原理以及它在未來如何設(shè)想工作。

在進(jìn)入本文之前,值得注意的是,很少有*D生物打印應(yīng)用程序可供患者使用,盡管未來看起來非常有希望,但您不應(yīng)該對擁有新的肝臟或心臟抱有很高的期望。

生物*d打印的主要應(yīng)用

從生物打印技術(shù)中獲得的產(chǎn)品可以模仿我們身體天然存在的結(jié)構(gòu)和組織的生物和功能特性。這可能會導(dǎo)致不同類型的應(yīng)用,但今天生物打印只有一個可行的用途:藥物測試和研究。

雖然*D生物打印的最終目標(biāo)是生產(chǎn)用于移植的人造器官(正如我們接下來將看到的),但使它們作為真實器官發(fā)揮作用的復(fù)雜性是巨大的。然而,今天的科學(xué)家可以成功地創(chuàng)造出模仿自然結(jié)構(gòu)和組織的生物結(jié)構(gòu)和組織。

因此,研究人員已經(jīng)可以創(chuàng)建化學(xué)行為類似于腎組織的結(jié)構(gòu),而不是生物打印功能齊全的腎臟。雖然與最初的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn),但這些結(jié)構(gòu)可以用來測試新藥,而不必依賴可能遭受意外副作用的現(xiàn)實生活中的患者。

除了道德部分之外,使用生物打印材料的藥物開發(fā)可以使新藥的臨床前試驗更具成本效益,幫助它們得到驗證并更快地進(jìn)入市場,同時還可能減少對動物試驗的需求。

未來應(yīng)用

然而,*D生物打印最初是一種再生醫(yī)學(xué)工具。生產(chǎn)用于移植的人工器官將解決高需求和低可用性的問題,以及與器官排斥相關(guān)的手術(shù)后并發(fā)癥,因為制造的器官將使用患者自己的有機(jī)材料進(jìn)行開發(fā)。

雖然器官置換是最終目標(biāo),但與此同時,組織修復(fù)已經(jīng)顯示出非常有希望的結(jié)果。而不是創(chuàng)建整個功能器官,小組織貼片可以潛在地用于再生和治療肝臟和心臟等器官。骨骼和皮膚移植也可以從該技術(shù)中受益,包括用于重建和美學(xué)目的的手術(shù)。

這兩種與再生醫(yī)學(xué)相關(guān)的應(yīng)用仍在開發(fā)中,只有少數(shù)幾個成功案例在研究實驗室和動物中,例如多倫多大學(xué)在燒傷上“打印”皮膚的項目。

生物*d打印它是如何工作的?

從本質(zhì)上講,*D生物打印的工作原理類似于傳統(tǒng)的*D打?。簲?shù)字模型通過逐層制造技術(shù)轉(zhuǎn)換為物理三維物體。

有幾種生物打印方法可用,包括基于擠出的方法,其中材料從針中排出以形成層,以及激光輔助技術(shù),其中激光充當(dāng)熱源以幫助將材料沉積到基板上,其過程類似于選擇性激光熔化(SLM)。

無論生物打印方法如何,這里原料由生物制劑和活細(xì)胞組成,而不是長絲,樹脂和金屬等無機(jī)原料。

這些材料被稱為生物墨水,主要由載體材料中的生物物質(zhì)像細(xì)胞一樣組成 - 如膠原蛋白,明膠,透明質(zhì)酸,蠶絲,藻酸鹽或納米纖維素 - 它們充當(dāng)分子支架,用于結(jié)構(gòu)生長和營養(yǎng)物質(zhì)提供支持。

一般來說,生物打印過程作為一個整體涉及幾個步驟,可以總結(jié)為三個關(guān)鍵階段:準(zhǔn)備,其中包括創(chuàng)建數(shù)字模型(類似于傳統(tǒng)*D打印的*D建模階段);逐層施工過程本身;以及涉及機(jī)械和化學(xué)刺激以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和成熟生物材料的生物打印后階段。

在下一節(jié)中,我們將詳細(xì)介紹一般*D生物打印工作流程的各個步驟。

生物打印的關(guān)鍵步驟

盡管有各種*D生物打印類型和方法,但典型的過程遵循大致相同的標(biāo)準(zhǔn)系列步驟。

制備

*D 成像:與*D掃描與傳統(tǒng)*D打印類似,利用正常的計算機(jī)斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)掃描來獲取有關(guān)生物結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境的盡可能多的信息。*D 建模:結(jié)構(gòu)或組織的實際三維模型由特殊軟件生成。該模型是在微觀尺度上開發(fā)的,已經(jīng)考慮了逐層制造方法和載體材料。生物墨水制備:生物墨水的類型和制備取決于特定生物打印機(jī)的印刷方法。例如,在基于擠出的生物打印方法中,生物墨水應(yīng)該是一種高粘度流體,以便在擠出后保持相對結(jié)構(gòu),而對于其他方法,如噴墨或涉及微流控性的方法,原料材料必須處于更液態(tài)才能正常流動。建筑(或*D打?。?/p>

印刷:無論使用何種方法,*D生物打印過程都涉及逐層沉積材料。在某些生物打印方法中,打印分辨率可以達(dá)到令人難以置信的單細(xì)胞沉積,例如Fluicell的微流體流動打印。

生物打印后

交聯(lián):一旦打印出來,材料仍然處于相對遲鈍的狀態(tài),因此需要額外的步驟才能正確固化并將它們混合在一起。這被稱為交聯(lián),它是確保印刷結(jié)構(gòu)的機(jī)械和化學(xué)性能的重要步驟。交聯(lián)可以使用不同的環(huán)境控制,如紫外線,溫度和化學(xué)品等。成熟:最后,生物打印和交聯(lián)結(jié)構(gòu)需要生物生長。這意味著打印的活細(xì)胞將繁殖,組織將沿著下面的打印結(jié)構(gòu)生長。這一步也稱為孵育,在生物反應(yīng)器內(nèi)完成,為繁殖和組織生長創(chuàng)造有利環(huán)境。

對于許多人來說,*D生物打印機(jī)的市場并不小,這可能會讓人感到驚訝。對于初學(xué)者來說,有不同的生物打印方法,可以分為四大類:基于擠出,基于噴墨,激光輔助和立體光刻。

每種方法都有不同的優(yōu)缺點(diǎn),每種方法都更適合某些生物打印目的。從適度的臺式機(jī)器到大型生物打印站,設(shè)備尺寸,功能和用途各不相同。讓我們回顧一些生物打印機(jī),以更好地說明這個想法。

雖然我們離大規(guī)模生產(chǎn)人造器官和人體組織還很遠(yuǎn),但在過去幾年中,聽到生物制造領(lǐng)域令人興奮的新發(fā)展并不罕見。

201*年4月,全球新聞媒體報道了特拉維夫大學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)和生物技術(shù)學(xué)院開發(fā)的第一個血管化*D打印微型心臟。迷你器官是使用患者特定的材料制成的,但沒有顯示出任何功能。

然而,就在以色列研究人員取得突破幾個月后,美國生物技術(shù)公司BioLife4D宣布了自己的生物打印心臟,該心臟更大,并復(fù)制了人類心臟中發(fā)現(xiàn)的一些功能。

器官生物打印的另一項大規(guī)模發(fā)展是由紐約倫斯勒理工學(xué)院的研究人員實現(xiàn)的。在201*年,他們能夠創(chuàng)建完全血管化的皮膚貼片。皮膚是人體最大的器官,由患者自身細(xì)胞制成的人造貼片將能夠快速治療嚴(yán)重的燒傷受害者。該團(tuán)隊現(xiàn)在專注于開發(fā)移植并將貼片的血管系統(tǒng)直接整合到患者體內(nèi)。

隨著生物打印機(jī)市場的增長以及對組織工程和再生醫(yī)學(xué)的興趣日益濃厚,很明顯,生物打印技術(shù)將繼續(xù)以更快的速度發(fā)展。

它確實將從道德和倫理的角度證明其價值,這始終是與醫(yī)學(xué)和自然相關(guān)的技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。讓我們看看這項技術(shù)在幾十年后將如何發(fā)展。

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