pencetakan 3D
Manufaktur industri
Bioprinting 3D terbenam di abad ke-21. Mencetak jaringan manusia melalui pembuatan aditif merupakan ide yang luar biasa.
Dapat dikatakan bahwa ini adalah langkah luar biasa dalam kedokteran regeneratif jaringan dan rekayasa jaringan.
Selama beberapa dekade terakhir, teknologi ini telah digunakan untuk mencoba membuat konstruksi jaringan fungsional yang meniru jaringan manusia.
Oleh karena itu, bioprinting 3D dapat menghentikan proses panjang yang terlibat dalam uji klinis obat pada hewan dan manusia.
Plus, bisa menjadi solusi untuk kekurangan organ selama transplantasi organ yang rawan gagal karena penolakan jaringan. Terobosan ini akan mengakhiri keadaan putus asa mendonorkan organ di seluruh dunia. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang bioprinting 3D.
Manufaktur aditif telah memperluas penerapannya dalam rekayasa organ. Prosesnya melibatkan pembangunan organ atau jaringan berlapis-lapis (satu lapisan atau lainnya). Ini menggunakan pendekatan bottom-up dari pencetakan 3D.
Pendekatan lapis demi lapis memastikan Anda menyimpan sel primer, bionik, dan bahan lainnya dengan cara tertentu yang meniru arsitektur seluler biasa.
Dengan demikian, proses tersebut mengarah pada jaringan atau organ yang disintesis dengan fungsi dan struktur normal dari jaringan alami yang kompleks.
Dalam bioprinting 3 Dimensi, Anda mencetak biomolekul dan sel ke substrat untuk membentuk pola tertentu yang menyatukan konstruksi sebagai bentuk 3D yang diperlukan. Harap dicatat bahwa bioprinting 3D menggunakan sel induk manusia yang hidup, jaringan, dan banyak lagi.
Jadi Anda harus mengikuti modalitas yang terlibat dengan jaringan hidup. Modalitas ini mencakup biokompatibilitas sel dan bahan, sensitivitas sel terhadap bahan dan metode pencetakan Anda, perfusi, dan pengiriman faktor pertumbuhan.
Proses bioprinting dilakukan secara otomatis. Dengan demikian, otomatisasi ini memastikan pola sel yang tepat serta komunikasi dan organisasi ekstraseluler yang terkontrol.
Selain itu, fabrikasi lapis demi lapis dari jaringan biosintesis memastikan bahwa jaringan yang dicetak memiliki pori-pori yang saling berhubungan.
Oleh karena itu, jaringan atau organ bio-cetak yang telah meningkatkan komunikasi antar dan intraseluler akan ideal untuk fisiologi manusia in vivo.
Fitur ini akan membuat jaringan sintetis lebih baik karena membantu data yang diperoleh dalam uji pra-klinis juga karena jaringan hewan mungkin tidak cukup memprediksi respons patofisiologis manusia.
Dalam tubuh manusia, jaringan rusak, dan mereka merosot setiap hari. Namun, kemampuan regenerasi jaringan Anda mungkin tidak cukup untuk menangani trauma yang sering terjadi seperti kecelakaan atau penyakit jantung.
Seiring waktu, mengobati kondisi seperti itu tergantung pada transplantasi jaringan atau organ. Dengan demikian, seluruh proses berisiko menimbulkan respons imun atau penolakan cangkok.
Dalam memecahkan kedua masalah tersebut, pencetakan 3D sangat berguna.
Mengapa? Karena Anda membutuhkan organ, tujuan pengobatan regeneratif melalui bioprinting 3D adalah untuk menyediakan sel induk Anda dengan organ atau jaringan yang Anda butuhkan. Maka Anda akan memiliki jaringan sempurna yang tidak menarik respons autoimun ini.
Konsep bioprinting 3D memerlukan prinsip-prinsip ilmu material dan biologi manusia untuk mensintesis jaringan dan organ.
Jadi, fokus utamanya adalah memulihkan organ atau jaringan yang rusak, seperti sirosis hati atau gagal jantung. Oleh karena itu, idenya berkisar pada meniru kompleksitas biologis asli dari jaringan yang mengarah pada diferensiasi sel punca yang mengarah pada regenerasi jaringan.
Dalam donasi biasa, proses yang mengarah pada penolakan jaringan atau organ antara lain berasal dari pembentukan sel dan interfase koneksi. Ini dipengaruhi oleh faktor pertumbuhan, seperti faktor pertumbuhan endotel vaskular.
Proses ini agak acak dan tidak memungkinkan distribusi matriks atau sel ekstraseluler yang disesuaikan. Plus, itu kurang efisien dan memakan waktu. Dari sudut pandang ekonomi dan logistik, kerugian ini mengakibatkan ketidaklayakan graft untuk aplikasi klinis.
Dengan demikian, manufaktur aditif membantu mengeksplorasi rekayasa jaringan melalui pendekatan top-down dalam bioprinting 3D.
Pendekatan ini memiliki sifat terkontrol dalam mendepositkan materi yang membantu menghasilkan geometris presisi yang akurat secara anatomis menggunakan desain berbantuan komputer.
Menurut printer 3D Allevi, lebih dari 120.000 warga AS membutuhkan donasi organ.
Pasien lain yang tak terhitung banyaknya memiliki kondisi kesehatan kronis dan terminal lainnya karena penekanan kekebalan pasca transplantasi dan lainnya karena kerusakan jangka panjang yang sama.
Dengan demikian, tekanan meningkat dan kebutuhan alternatif transplantasi organ. Manufaktur aditif telah membantu komunitas ilmiah dan medis untuk menyusun peneliti, insinyur, dan dokter multidisiplin untuk menghadapi tantangan yang berkaitan dengan kesehatan manusia.
Bioprinting tiga dimensi adalah alat yang menjanjikan penghapusan daftar tunggu transplantasi organ dan jaringan. Selain itu, dalam pengembangan farmasi, bioprinting memiliki cara yang lebih cepat dan lebih murah untuk melakukan uji klinis obat yang secara biologis relevan dengan hewan dan manusia.
Perangkat ini, misalnya, membantu ahli bedah untuk menggabungkan vena mengurangi komplikasi. Pencetakan tiga dimensi juga membantu menawarkan sistem pengiriman obat yang lebih mudah.
Hebatnya, evolusi bioprinting 3D lebih lanjut akan membuat rekayasa jaringan tulang dan jaringan kulit, jaringan jantung, patch organ, atau penggantian organ lengkap menggunakan sel induk pasien.
Tujuan pencetakan 3D adalah untuk menyediakan alat yang lebih baik bagi dokter dan peneliti untuk perawatan target dengan hasil yang lebih baik.
Pertanyaan ini membawa kita kembali ke awal 1900-an ketika printer dot matrix ditemukan.
Printer tiga dimensi yang mampu mencetak objek nyata dari data oleh Charles Hall menjadi dasar bagi semua penggemar dan insinyur untuk mencetak objek yang berbeda, termasuk jaringan dan bangunan.
Namun, bioprinting tiga dimensi dimulai pada tahun 2000 ketika seseorang membuat prostetik dan implan yang hampir sesuai dengan karakteristik pasien. Bidang medis telah merangkul penggunaan pencetakan 3D non-biologis ditambah pemodelan anatomi.
Pada tahun 2003 Thomas Boland membuat bioprinter tiga dimensi pertama yang mencetak jaringan hidup menggunakan tinta bio dari zat biokompatibel. Menyusul terobosan tahun 2003 adalah keberhasilan implantasi kandung kemih manusia buatan laboratorium pertama tahun 2006 dan pencetakan biologis pembuluh darah pertama tahun 2009.
Strategi bioprinting tiga dimensi berkisar pada pelapisan bahan yang tepat. Proses bioprinting melibatkan fase persiapan, pencetakan, dan pasca-penanganan.
Pada tahap persiapan, Anda mendesain model 3D menggunakan grafik komputer. Model ini harus akurat secara anatomis.
Anda juga memilih bio-tinta yang akan Anda gunakan. Pilihan ini berarti Anda menentukan jaringan otot atau struktur yang Anda inginkan, sehingga memilih bahan yang tepat, termasuk sel mamalia, sel endotel, atau jenis sel lain yang Anda butuhkan.
Langkah kedua melibatkan pemilihan bahan aditif, dan langkah terakhir melibatkan pematangan struktur fabrikasi.
Anda dapat melakukan bioprinting baik tanpa perancah atau berbasis perancah. Mode berbasis perancah; matriks terdiri dari lapisan yang digunakan dalam proses manufaktur. Matriks biomaterial ini membentuk pola bio-tinta. Oleh karena itu, Anda dapat menggunakan hidrogel bermuatan sel, film, atau nanofiber.
Harap dicatat:hasil konstruksi biologis harus sangat mirip dengan lingkungan matriks ekstraseluler yang khas. Aspek ini memungkinkan sel-sel konstruksi biologis meningkat dan tumbuh.
Bioprinting bebas scaffold memerlukan penyimpanan jaringan dan agregat sel sebagai sferoid, silinder, sarang lebah, dll. proses kedua melibatkan menempatkan spheroid jaringan ke dalam pipet kemudian menyimpan pipet ke dalam ruang terbatas dari cetakan bioprinter 3D dengan ekstrusi.
Kemudian sel-sel membentuk matriks sel mereka, yang mengarah pada pematangan jaringan; maka Anda menghilangkan jamur.
Risiko kontaminasi dalam bioprinting ink-jet terus menerus:bio-tinta yang tidak dibelokkan di media disirkulasikan kembali ke printer Anda. Resirkulasi dapat menyebabkan kontaminasi.
Kurangnya komponen bioprinting seperti perangkat lunak yang tidak memadai dapat menentukan molekul biologis, biomaterial, dan penempatan sel. Kekurangan ini menghambat operasi bioprinting 3D.
Dalam deformasi Scaffold, jaringan Anda yang baru terbentuk dapat gagal jika Anda tidak memberikan dukungan mekanis dan struktural. Jadi, Anda harus membuat konstruksi 3d yang stabil.
Ada beberapa teknik pencetakan tiga dimensi untuk fabrikasi dan pola selektif matriks ekstraseluler. Mereka termasuk:
Bioprinting ink-jet menggunakan bio-tinta dan sel hidup pada kertas bio. Bio-ink adalah suspensi biomaterial dengan viskositas rendah, sedangkan biopaper adalah zat biomaterial seperti konstruksi polimer, cawan kultur, atau substrat hidrogel.
Anda dapat melakukan teknik ini dengan dua cara. Cara pertama adalah pencetakan ink-jet terus menerus. Di sini Anda membuat aliran tetesan terus menerus saat Anda memberikan tekanan pada bio-tinta Anda. Tekanan memaksa tinta keluar.
Kemudian Anda menerapkan medan listrik yang membelokkan aliran bio-tinta ke substrat. Talang mengumpulkan kelebihan tetesan yang tidak sejajar di aliran untuk digunakan kembali.
Kedua, Anda memiliki bioprinting ink-jet drop-on-demand. Tindakannya mirip dengan pencetakan ink-jet berkelanjutan, kecuali Anda akan menghasilkan tetesan sesuai permintaan. Oleh karena itu, Anda akan menerapkan tekanan nadi alih-alih menerapkan tekanan terus menerus.
Transfer maju yang diinduksi laser menggunakan sinar laser untuk menyimpan bio-tinta ke substrat. Metode ini menawarkan proses penulisan non-kontak untuk pencetakan tiga dimensi.
Dalam metode ini, Anda memiliki tiga elemen penting, termasuk sumber laser (berdenyut), pita berlapis bio-tinta, dan substrat penerima. Anda dapat menggunakan laser UV dengan pulsa nano-detik sebagai sumber energi Anda.
Awalnya, LIFT menggunakan pulsa laser berenergi tinggi untuk mencoret-coret fitur logam pada substrat transparan dengan menyimpannya secara langsung. Teknik ini diperluas sebagai AFA-LIFT.
Di sini, Anda akan menyertakan lapisan penyerap laser logam pada antarmuka tinta bio dan pita. Lapisan ini bertindak sebagai lapisan pengorbanan, melindungi sel-sel Anda dari paparan laser.
Dalam teknik ini, Anda dapat langsung mencetak sel ke matriks ekstraseluler. Selain itu, Anda dapat mencetaknya sebagai bagian yang dienkapsulasi dalam proses pencetakan.
Bioprinting ekstrusi dilakukan dengan dua cara:Bioprinting Berbantuan Tekanan dan penulisan Tinta Langsung. DIW memerlukan proses ekstrusi pneumatik di mana bioprinter tiga dimensi mengekstrusi material yang menghasilkan arsitektur 3D lapis demi lapis.
Dalam pencetakan dengan bantuan tekanan, Anda akan menginduksi aliran dengan menerapkan tegangan yang lebih tinggi di atas tegangan luluh peralatan. Dengan demikian, Anda akan melepaskan tegangan geser, dan bio-tinta mendapatkan kembali kekakuan setelah menerapkannya pada substrat.
Bioprinting SLA bergantung pada ketinggian bahan biokompatibel daripada kompleksitasnya.
Teknik ini membangun jaringan kompleks lapis demi lapis dengan menambahkan bahan dan memproyeksikan cahaya. Anda memproyeksikan cahaya pada bio-tinta Anda yang tahan panas dan peka terhadap foto.
Fotosensitifitas adalah persyaratan untuk biomaterial di sini karena teknik ini membutuhkan cahaya sebagai agen pengikat silang. Jadi, Anda harus menyertakan bagian yang dapat difoto seperti turunan PEG.
Sektor kesehatan menggabungkan bioprinting SLA dalam teknik pencitraan, termasuk MRI dan CT scan untuk perbaikan prostetik diagnostik.
Sektor ini juga menggunakannya untuk mencapai operasi yang kompleks. Bioprinting SLA memiliki dua kategori:metode pencetakan multifoton dan foton tunggal.
Harap dicatat bahwa bioprinting organ dan jaringan membutuhkan lebih banyak penelitian bertahun-tahun. Tapi kita bisa mengantisipasi siapa alat ini yang paling bermanfaat bagi berbagai pasien. Berikut daftar area bioprinting yang berlaku.
Kulit manusia kompleks dengan struktur aksesori seperti kelenjar sebaceous, kelenjar keringat, rambut, dan kuku. Anda juga memiliki berbagai jenis sel dan ujung saraf. Jaringan kolagen bertanggung jawab atas elastisitas kulit Anda.
Bioprinting 3D dapat mencetak kulit manusia, yang memerlukan pemberian sifat mekanik yang diperlukan dengan menciptakan semua sifat dalam empat langkah. Fase pertama adalah persiapan, di mana Anda mendapatkan sel punca kulit dari biopsi dan mengembangkannya dalam kultur untuk membuat bio-tinta.
Langkah kedua adalah pencetakan yang sebenarnya, diikuti dengan pasca-pemrosesan, di mana sel-sel akan bertambah dan matang.
Akhirnya, Anda mengkarakterisasi dan mengevaluasi fungsi jaringan kulit. Oleh karena itu, bioprinting jaringan kulit akan sangat bermanfaat bagi orang-orang yang menderita kanker kulit atau penyakit kulit, luka bakar, dan masalah penuaan dan kerutan pada kulit.
Gangguan kardiovaskular terus menyebabkan kematian pada banyak orang. Kondisi jantung yang umum termasuk serangan jantung, infark miokard, gagal jantung, angina pektoris, kardiomiopati, dll. Selain itu, arteri dan vena telah menunjukkan kondisi kronis seperti stenosis.
Berita yang menyedihkan adalah kardiomiosit tidak tergantikan karena mereka tidak memiliki auto-regenerasi atau proses perbaikan. Kematian terus-menerus mereka meningkatkan pertumbuhan jaringan kolagen, yang meningkatkan risiko kardiomiopati. Dengan kondisi seperti ini, sulit untuk mendapatkan donor jantung.
Tetapi dengan bioprinting 3D, kondisi kesehatan ini akan dapat dikelola. Bioprinting jaringan jantung menantang karena kompleksitas otot jantung, terutama dalam mencapai sifat autoritmiknya.
Tulang rawan adalah jaringan putih halus yang menutupi ujung tulang. Ini adalah struktur kompleks yang terbuat dari proteoglikan, kolagen, dan protein.
Ciri-cirinya yang luar biasa adalah jaringan tulang rawan bersifat avaskular, dan sistem saraf dan limfatik tidak mencapainya juga.
Oleh karena itu, begitu Anda terus menerus melukai atau menyebabkan trauma, Anda mungkin berakhir dengan osteoartritis atau gangguan. Rekayasa jaringan saat ini mempertimbangkan untuk mendistribusikan faktor biologis tersebut melalui penyimpanan polietilen dan kondrosit dalam bioprinting jaringan tulang rawan.
Jaringan tulang adalah jaringan yang sangat vaskularisasi dan secara struktural kompleks. Osteo-degeneratif dan patah tulang dapat mengakibatkan cedera dan trauma yang menyebabkan disfungsi jaringan tulang atau cacat tulang kronis.
Disfungsi dan cacat ini memerlukan regenerasi tulang yang dapat membantu memulihkan jaringan tulang yang rusak.
Rekayasa jaringan tulang menggunakan hidrogel. Namun, hidrogel tidak mampu membentuk matriks tulang yang termineralisasi.
Dengan demikian, bioprinting jaringan tulang menjanjikan hasil yang lebih baik dalam kimiawi yang dapat dikontrol dan pemeliharaan bentuk dari integritas jaringan.
Tinta harus memiliki sifat biokimia yang Anda inginkan, yang akan membantu menyimpannya ke dalam pola yang ditentukan. Mengapa?
Karena bio-ink memfasilitasi interaksi matriks ekstraseluler dan proliferasi dan pertumbuhan sel. Juga, tinta harus biokompatibel untuk mendukung morfologi jaringan yang diinginkan.
Untuk bioprinting jaringan jantung dan kulit, Anda memerlukan bio-tinta yang serupa. Anda dapat memilih polimer alami seperti kolagen, gelatin, alginat, atau asam hialuronat.
Jika Anda lebih suka polimer sintetis, Anda bisa memilih asam polilaktat-ko-glikolat, polikaprolakton, polietilen Glikol. Selain itu, Anda dapat memilih campuran biomaterial sintetis dan alami.
Saat memilih bio-tinta jaringan tulang, pertimbangkan spesialisasi sel, fungsionalitas, dan sitokompatibilitas.
Anda dapat menggunakan gelatin, hidroksiapatit; Gelatin untuk fase persiapan dan hidroksiapatit untuk membantu konstruksi jaringan yang dicetak meniru jaringan tulang alami.
Bioprinting 3D adalah alat yang menjanjikan untuk merevolusi kedokteran seperti yang kita kenal. Dari rekayasa jaringan jantung hingga struktur jaringan tulang yang dicetak, pencetakan 3D akan membantu menghadapi tantangan luar biasa dalam kesehatan manusia.
Kesimpulannya, aplikasi rekayasa jaringan pada jaringan lunak jantung, pembuluh darah, jaringan tulang rawan, dll., akan membantu mengatasi daftar tunggu donasi dan meningkatkan kesehatan.
Kami mengantisipasi migrasi dari biologi sel konvensional ke kedokteran tingkat lanjut dengan jaringan dan organ tiga dimensi segera.
pencetakan 3D
MTBF adalah perhitungan yang digunakan untuk memprediksi waktu antara kegagalan sepotong mesin. Di bawah ini, kami akan membahas penghitungan MTBF, jebakan MTBF yang harus diperhatikan, dan cara meningkatkan MTBF Anda. Apa itu MTBF? Mean time between failures (MTBF) adalah prediksi waktu antara k
Pengantar Karena bagian cetakan 3D dibuat lapis demi lapis, diperlukan lapisan sebelumnya untuk dibuat. Tergantung pada teknologi Pencetakan 3D tertentu dan kompleksitas model 3D, ini dapat berarti bahwa pencetakan 3D memerlukan struktur pendukung. Saat mempertimbangkan teknologi apa yang akan dig
Proses pembuatan prototipe tradisional bisa sangat lambat dan mahal. Namun, ada teknik baru yang tersedia untuk meningkatkan proses pengembangan produk. Teknik-teknik ini memastikan pembuatan prototipe berkualitas tinggi dengan biaya lebih rendah. Teknologi pembuatan prototipe 3D adalah solusi sempu
Apakah Anda bertanya-tanya apa artinya FDM? Dan bagaimana dengan teknologi FFF? Apakah istilah yang digunakan dalam teknologi pencetakan 3D ini menakutkan bagi Anda? Fused Deposition Modeling (FDM) dan Fabrikasi Fused Filament (FFF) adalah sama. FDM atau FFF menggunakan teknologi pencetakan 3D ma