Menjelajahi Biocetak 3D: Merevolusi Teknik Jaringan dan Obat Regeneratif

Biocetak 3D terbenam di abad ke-21. Ide mencetak jaringan manusia melalui manufaktur tambang adalah ide yang mengagumkan.

Seseorang dapat mengatakan ini adalah langkah luar biasa dalam obat regeneratif jaringan dan teknik jaringan.

Selama beberapa dekade terakhir, teknologi ini telah digunakan untuk mencoba menciptakan konstruksi jaringan fungsional yang meniru jaringan manusia.

Oleh karena itu, biocetak 3D dapat mengakhiri proses panjang yang terlibat dalam uji klinis hewan dan manusia obat.

Selain itu, ini bisa menjadi solusi untuk kekurangan organ selama transplantasi organ yang rentan gagal karena penolakan jaringan. Kemajuan ini akan mengakhiri keadaan putus asa donasi organ di seluruh dunia. Inilah semua yang perlu Anda ketahui tentang biocetak 3D.

Apa Itu Biocetak 3D?

Manufaktur tambang telah memperluas aplikasinya dalam teknik organ. Prosesnya melibatkan pembentukan organ atau jaringan secara bertapis (satu lapis atau lainnya). Ini menggunakan pendekatan bawah-ke-atas dari pencetakan 3D.

Pendekatan bertapis-ke-bertapis memastikan Anda menempatkan sel primer, bahan bionik, dan lainnya dalam pola tertentu yang meniru arsitektur seluler tipikal.

Jadi, proses ini menghasilkan jaringan atau organ sintesis dengan fungsionalitas dan struktur normal dari jaringan alami yang kompleks.

Dalam biocetak 3 Dimensi, Anda mencetak biomolekul dan sel pada substrat untuk membentuk pola tertentu yang memegang konstruksi bersama sebagai bentuk 3D yang diperlukan. Harap dicatat bahwa biocetak 3D menggunakan sel jaringan manusia hidup, jaringan, dan lainnya.

Jadi Anda harus mengikuti modus yang terlibat dengan jaringan hidup. Modus ini meliputi kompatibilitas biologis sel dan bahan, sensitivitas sel terhadap bahan dan metode pencetakan Anda, perfusi, dan pengiriman faktor pertumbuhan.

Mengapa Jaringan Bio-Cetak Menggantikan Hewan dan Manusia dalam Uji Praklinis

Proses biocetak adalah otomatis. Jadi, otomasi ini memastikan pola sel yang presisi dan komunikasi serta organisasi selular luar yang terkendali.

Selain itu, pembuatan bertapis-ke-bertapis jaringan biosintesis memastikan jaringan yang dicetak memiliki pori yang saling terhubung.

Oleh karena itu, jaringan atau organ bio-cetak yang memiliki komunikasi selular antar dan intrakelular yang ditingkatkan akan ideal untuk fisiologi manusia in vivo.

Fitur ini akan membuat jaringan sintesis lebih baik karena membantu dalam data yang diperoleh dalam uji praklinis juga karena jaringan hewan mungkin tidak cukup memprediksi respons patofisiologis manusia.

Bagaimana Biocetak 3D Bekerja?

Dalam tubuh manusia, jaringan rusak dan mereka degenerasi setiap hari. Namun, kemampuan regenerasi jaringan Anda mungkin tidak cukup untuk menangani trauma yang sering seperti kecelakaan atau penyakit jantung.

Seiring waktu, pengobatan kondisi seperti ini bergantung pada transplantasi jaringan atau organ. Jadi, seluruh proses berisiko respons imun atau penolakan tanam.

Dalam menyelesaikan dua masalah ini, pencetakan 3D berguna.

Mengapa? Karena Anda membutuhkan organ, tujuan obat regeneratif melalui biocetak 3D adalah untuk memberikan sel jaringan Anda dengan organ atau jaringan yang Anda butuhkan. Lalu Anda akan memiliki jaringan sempurna yang tidak menarik respons autoimun ini.

Konsep biocetak 3D melibatkan prinsip ilmu materi dan biologi manusia untuk sintesis jaringan dan organ.

Jadi, fokus utamanya adalah memulihkan organ atau jaringan yang rusak, seperti sirosis hati atau gagal jantung. Maka ide ini berputar di sekitar meniru kompleksitas biologis asli jaringan yang mengarah ke diferensiasi sel jaringan yang mengarah ke regenerasi jaringan.

Mengapa Biocetak 3D Alih-alih Donasi Biasa?

Dalam donasi biasa, proses yang mengarah ke penolakan jaringan atau organ berasal dari pembentukan sel dan antarmuka koneksi, di antara hal lain. Ini dipengaruhi oleh faktor pertumbuhan, seperti faktor pertumbuhan endotel vaskular.

Proses ini agak acak dan tidak memungkinkan distribusi yang disesuaikan dari matriks selular luar atau sel. Selain itu, ini kurang efisien dan memakan waktu. Dari sudut pandang ekonomis dan logistik, kekurangan ini menghasilkan non-kebaikan tanaman untuk aplikasi klinis.

Jadi, manufaktur tambang membantu menjelajahi teknik jaringan melalui pendekatan atas-ke-bawah dalam biocetak 3D.

Pendekatan ini memiliki sifat terkontrol dalam menyetorkan materi yang membantu menghasilkan geometri yang presisi yang akurat secara anatomi menggunakan desain berbantu komputer.

Apa Tujuan Biocetak Tiga Dimensi?

Menurut Allevi 3D printers, lebih dari 120.000 warga AS membutuhkan donasi organ.

Banyak pasien lain memiliki kondisi kesehatan kronis dan lainnya karena imunosupresi pasca-transplantasi dan lainnya karena kerusakan jangka panjang dari yang sama.

Jadi, tekanan yang meningkat dan kebutuhan akan alternatif transplantasi organ. Manufaktur tambang telah membantu komunitas ilmiah dan medis untuk menyusun peneliti multidisciplinary, insinyur, dan dokter untuk menghadapi tantangan terkait kesehatan manusia.

Biocetak tiga dimensi adalah alat yang janji menghilangkan daftar tunggu transplantasi organ dan jaringan. Selain itu, dalam pengembangan obat, biocetak memiliki cara yang lebih cepat dan lebih murah untuk melakukan uji klinis obat yang relevan secara biologis untuk hewan dan manusia.

Alat ini, misalnya, membantu bedah menyambung vene mengurangi komplikasi. Pencetakan tiga dimensi juga membantu menyediakan sistem pengiriman obat yang lebih mudah.

Anehnya, evolusi biocetak 3D lebih lanjut akan membuat teknik jaringan tulang dan jaringan kulit, jaringan jantung, patch organ, atau penggantian organ penuh menggunakan sel jaringan pasien.

Tujuan pencetakan 3D adalah untuk memberikan dokter dan peneliti alat yang lebih baik untuk perawatan target dengan hasil yang ditingkatkan.

Kapan Biocetak 3D Ditemukan?

Pertanyaan ini membawa kita kembali ke awal 1900-an ketika printer titik matrix ditemukan.

Printer tiga dimensi yang mampu mencetak objek nyata dari data oleh Charles Hall membentuk dasar bagi semua hobiis dan insinyur untuk mencetak objek berbeda, termasuk jaringan dan bangunan.

Namun, biocetak tiga dimensi dimulai pada tahun 2000 ketika seseorang menciptakan prosedesa dan implan yang hampir cocok dengan karakteristik pasien. Bidang medis telah mengadopsi penggunaan non-biologis dari pencetakan 3D plus pemodelan anatomi.

Pada tahun 2003 Thomas Boland membuat printer biocetak tiga dimensi pertama untuk mencetak jaringan hidup menggunakan bio-tinta dari bahan kompatibel biologis. Setelah kemajuan tahun 2003 adalah implantasi yang berhasil dari kantung urin buatan laboratorium tahun 2006 pertama dan biocetak pembuluh darah pertama tahun 2009.

Prosedur Biocetak 3D

Strategi biocetak tiga dimensi berputar di sekitar penumpukan lapis yang presisi dari materi. Proses biocetak melibatkan fase persiapan, pencetakan, dan penanganan pasca.

Dalam fase persiapan, Anda merancang model 3D menggunakan grafis komputer. Model-model ini harus akurat secara anatomi.

Anda juga memilih bio-tinta yang akan Anda gunakan. Pemilihan ini berarti Anda menentukan jaringan otot atau struktur yang Anda inginkan, sehingga memilih materi yang tepat, termasuk sel mamalia, sel endotel, atau jenis sel lain yang Anda butuhkan.

Langkah kedua melibatkan pemilihan bahan tambang, dan langkah terakhir melibatkan pematangan struktur yang dibuat.

Teknik Biocetak

Anda dapat melakukan biocetak baik tanpa rangka atau dengan rangka. Mode berbasis rangka; matriks terdiri dari stratus yang digunakan dalam proses manufaktur. Matriks biomaterial ini mencetak bio-tinta. Oleh karena itu, Anda dapat menggunakan hidrogel dengan sel, film, atau nanofiber.

Harap dicatat: konstruksi biologis yang dihasilkan harus secara erat meniru lingkungan matriks selular luar tipikal. Aspek ini memungkinkan sel konstruksi biologis untuk bertambah dan tumbuh.

Biocetak tanpa rangka melibatkan penempatan agregat jaringan dan sel sebagai sfenoid, silinder, sarang lebah, dll. proses kedua melibatkan memasukkan sfenoid jaringan ke dalam pipet kemudian menempatkan pipet ke dalam ruang terbatas cetakan biocetak 3D melalui ekstrusi.

Lalu sel-sel membentuk matriks sel mereka, yang mengarah ke pematangan jaringan; sehingga Anda menghilangkan cetakan.

Apa saja Kelemahan Biocetak 3D?

Risiko kontaminasi dalam biocetak inkjet berkelanjutan: bio-tinta yang tidak terdefleksi pada substrat mendaur ulang ke printer Anda. Daur ulang ini dapat mengakibatkan kontaminasi.

Kekurangan komponen biocetak seperti perangkat lunak yang tidak memadai dapat mendefinisikan biomolekul, biomaterial, dan penempatan sel. Kekurangan ini menghambat operasi biocetak 3D.

Dalam deformasi rangka, jaringan baru yang terbentuk dapat gagal jika Anda tidak memberikan dukungan mekanis dan struktural. Jadi Anda harus memproduksi konstruksi 3d yang stabil.

Berapa Jenis Biocetak yang Ada?

Ada beberapa teknik pencetakan tiga dimensi untuk pembuatan dan pola selektif matriks selular luar. Mereka meliputi:

• Pencetakan inkjet
• Pencetakan ekstrusi
• Biocetak bantu laser
• Biocetak stereolitografi

Biocetak Tiga Dimensi Berbasis Inkjet

Biocetak inkjet menggunakan bio-tinta dan sel hidup pada bio kertas. Bio-tinta adalah suspensi biomaterial dengan viskositas rendah, sementara bio kertas adalah substansi biomaterial seperti konstruksi polimer, dish kultur, atau substrat hidrogel.

Anda dapat melakukan teknik ini dengan dua cara. Cara pertama adalah pencetakan inkjet berkelanjutan. Di sini Anda membuat aliran titik-titik berkelanjutan saat Anda memberikan tekanan pada bio-tinta Anda. Tekanan memaksa tinta keluar.

Lalu Anda memberikan medan listrik yang menembus aliran bio-tinta ke substrat. Selokan mengumpulkan titik-titik berlebihan yang tidak selaras dalam aliran untuk digunakan kembali.

Kedua, Anda memiliki biocetak inkjet drop-on-demand. Aksi mirip dengan pencetakan inkjet berkelanjutan, kecuali Anda akan menghasilkan titik-titik sesuai permintaan. Oleh karena itu, Anda akan memberikan tekanan pulsa alih-alih memberikan tekanan berkelanjutan.

Laser Forward Transfer

Laser-induced forward transfer menggunakan sinar laser untuk menyetorkan bio-tinta ke substrat. Metode ini menawarkan proses penulisan non-kontak untuk pencetakan tiga dimensi.

Dalam metode ini, Anda memiliki tiga elemen vital, termasuk sumber laser (pulsa), pita dilapisi bio-tinta, dan substrat penerima. Anda dapat menggunakan laser UV dengan pulsa nano-detik sebagai sumber energi Anda.

Awalnya, LIFT menggunakan pulsa laser energi tinggi untuk menggores fitur logam pada substrat transparan dengan menyetorkannya langsung. Teknik ini diperluas sebagai AFA-LIFT.

Absorbing Film-assisted (LIFT) untuk Biocetak

Di sini, Anda akan menyertakan lapisan penyerap laser logam pada antarmuka bio-tinta dan pita. Lapisan ini bertindak sebagai lapisan pengorbanan, melindungi sel Anda dari paparan laser.

Dalam teknik ini, Anda dapat mencetak sel secara langsung pada matriks selular luar. Selain itu, Anda dapat mencetak mereka sebagai potongan terenkapsulasi dalam proses pencetakan.

Biocetak Berbasis Ekstrusi

Biocetak ekstrusi dilakukan dengan dua cara: Biocetak Bantu Tekanan dan Penulisan Tinta Langsung. DIW melibatkan proses ekstrusi pneumatik tempat printer biocetak tiga dimensi mengekstrus materi menghasilkan arsitektur 3D bertapis-ke-bertapis.

Dalam pencetakan bantu tekanan, Anda akan menimbulkan aliran dengan memberikan stres di atas tegangan leleh aparatur. Jadi, Anda akan melepaskan stres geser, dan bio-tinta kembali kaku setelah menerapkannya pada substrat.

Biocetak SLA 3D

Biocetak SLA bergantung pada tinggi bahan kompatibel biologis daripada kompleksitasnya.

Teknik ini membangun jaringan kompleks lapis demi lapis dengan menambahkan materi dan memancarkan cahaya. Anda memancarkan cahaya pada bio-tinta yang dapat dipanaskan dan sensitif cahaya Anda.

Sensitivitas cahaya adalah persyaratan untuk biomaterial di sini karena teknik ini menggunakan cahaya sebagai agen retikulasi. Jadi Anda harus menyertakan moieti dapat dikurasi cahaya seperti turunan PEG.

Sektor kesehatan menggabungkan biocetak SLA dalam teknik citra, termasuk MRI dan CT scan untuk perbaikan prostetik diagnostik.

Sektor juga menggunakannya untuk mencapai bedah yang kompleks. Biocetak SLA memiliki dua kategori: metode pencetakan multiphoton dan single-photon.

Siapa yang Dapat Manfaat dari Biocetak 3D?

Harap dicatat bahwa biocetak organ dan jaringan membutuhkan lebih banyak tahun penelitian. Tetapi kita dapat mengantisipasi siapa yang akan mendapat manfaat paling besar dari alat ini untuk berbagai pasien. Berikut adalah daftar area tempat biocetak berlaku.

• Biocetak jaringan kulit
• Biocetak jaringan tulang
• Biocetak jaringan rawan sendi
• Biocetak jaringan jantung

Apa Itu Biocetak 3D Jaringan dan Organ?

Biocetak Jaringan Kulit

Kulit manusia kompleks dengan struktur aksesori seperti kelenjar minyak, kelenjar keringat, rambut, dan kuku. Anda juga memiliki berbagai jenis sel dan ujung saraf. Jaringan kolagen bertanggung jawab atas elastisitas kulit Anda.

Biocetak 3D dapat mencetak kulit manusia, yang melibatkan memberikan properti mekanis yang diperlukan dengan menciptakan semua propertinya dalam empat langkah. Fase pertama adalah persiapan, di mana Anda mendapatkan sel jaringan kulit dari biopsi dan memperluasnya dalam kultur untuk membuat bio-tinta.

Langkah kedua adalah pencetakan sebenarnya, diikuti oleh pemrosesan pasca, di mana sel akan bertambah dan matang.

Akhirnya, Anda memeriksa dan mengevaluasi fungsi jaringan kulit. Oleh karena itu, biocetak jaringan kulit akan sangat berguna bagi orang yang memiliki kanker kulit atau penyakit kulit, luka bakar, dan masalah dengan penuaan dan keriput kulit.

Biocetak Jaringan Jantung

Gangguan kardiovaskular terus menyebabkan kematian pada banyak orang. Kondisi jantung umum termasuk gagak jantung, infark miokard, gagal jantung, angina pectoris, kardiomiopati, dll. Selain itu, arteri dan vena telah menunjukkan kondisi kronis seperti stenosis.

Berita yang menyedihkan adalah kardiomosit tidak dapat diganti karena mereka tidak memiliki proses auto-regenerasi atau perbaikan. kematian berkelanjutan mereka meningkatkan pertumbuhan jaringan kolagen, yang meningkatkan risiko kardiomiopati. Dengan kondisi ini, sulit untuk mendapatkan donor jantung.

Tetapi dengan biocetak 3D, kondisi kesehatan ini akan dapat dikelola. Biocetak jaringan jantung menantang karena kompleksitas otot jantung, terutama dalam mencapai sifat auto-ritmisnya.

Biocetak Jaringan Rawan Sendi

Rawan sendi adalah jaringan putih halus yang menutupi ujung tulang. Ini adalah struktur kompleks yang terdiri dari proteoglikan, kolagen, dan protein.

Fitur luar biasa adalah jaringan rawan sendi tidak vaskular, dan sistem saraf dan limfa tidak sampai ke sana juga.

Dengan demikian, setelah Anda terus-menerus melukai atau menyebabkan trauma, Anda mungkin akhirnya mengalami osteoartritis atau gangguan. Teknik jaringan saat ini mempertimbangkan untuk mendistribusikan faktor biologis melalui penyetoran polietilena dan kondrosit dalam biocetak jaringan rawan sendi.

Biocetak Jaringan Tulang

Jaringan tulang adalah jaringan yang sangat vaskular dan kompleks secara struktural. Degenerasi osteo dan pecahan tulang dapat mengakibatkan cedera dan trauma yang mengakibatkan disfungsi jaringan tulang atau defek tulang kronis.

Disfungsi dan defek ini memerlukan regenerasi tulang yang dapat membantu memulihkan jaringan tulang yang rusak.

Teknik jaringan tulang menggunakan hidrogel. Namun, hidrogel tidak mampu membentuk matriks tulang yang mineral.

Jadi biocetak jaringan tulang janji hasil yang lebih baik dalam kimia yang dapat dikontrol dan pemeliharaan bentuk integritas jaringan.

Materi Apa yang Dapat Digunakan dalam Biocetak?

Tinta harus memiliki properti biokimia yang Anda inginkan, yang akan membantu menyetorkannya ke dalam pola yang ditentukan. Mengapa?

Karena bio-tinta memfasilitasi interaksi matriks selular luar dan proliferasi serta pertumbuhan sel. Selain itu, tinta harus kompatibel biologis untuk mendukung morfologi jaringan yang diinginkan.

Untuk biocetak jaringan jantung dan kulit, Anda akan memerlukan bio-tinta yang mirip. Anda dapat memilih polimer alami seperti kolagen, gelatin, alginat, atau asam hialuronat.

Jika Anda memilih polimer sintetis, Anda dapat memilih asam polilaktis-koligolisat, policaprolakton, polietilena Glykol. Selain itu, Anda dapat memilih campuran biomaterial sintetis dan alami.

Saat memilih bio-tinta jaringan tulang, pertimbangkan spesialisasi sel, fungsionalitas, dan citokompatibilitas.

Anda dapat menggunakan gelatin, hidroksiapatit; Gelatin untuk fase persiapan dan hidroksiapatit untuk membantu konstruksi jaringan yang dicetak meniru jaringan tulang alami.

Wrap Up

Biocetak 3D adalah alat yang janji merevolusi obat sebagaimana kita kenal. Dari teknik jaringan jantung hingga struktur jaringan tulang yang dicetak, pencetakan 3D akan membantu menghadapi tantangan besar dalam kesehatan manusia.

Simpulan, aplikasi teknik jaringan ini dalam jaringan lunak jantung, pembuluh darah, jaringan rawan sendi, dll., akan membantu mengatasi daftar tunggu donasi dan meningkatkan kesehatan.

Kami berharap bermigrasi dari biologi sel konvensional ke obat canggih dengan jaringan dan organ tiga dimensi sangat segera.