תוֹכֶן
- איך עובד ביו-דפוס
- ביו-הדפסה על שבב
- ביו-דפוס והשתלות עצם
- הדפסה ביולוגית ועור ורקמות מתחדשות
- ביו הדפסה של כלי דם
איך עובד ביו-דפוס
מדפסת תלת מימד מסוגלת לספק עומק לכל מה שהיא מדפיסה, ומדפסת ביולוגית עושה זאת על ידי הפצת חומרים ביולוגיים כמו תאים חיים, דבק סינטטי ופיגומי קולגן בשכבות ליצירת אובייקט. תהליך זה נקרא ייצור תוספים - החומרים המוזנים למדפסת מגובשים כאשר הם יוצרים ליצור אובייקט תלת ממדי.
אבל זה לא פשוט כמו להכניס חומרים למדפסת תלת מימד וללחוץ על כפתור. על מנת להגיע לשלב ייצור התוספים, המדפסת צריכה לקבל שרטוט - תמונה שנוצרה על ידי מחשב של מה שהיא מנסה ליצור. לאחר מכן, החומרים שבהם ברצונך להשתמש עבור האובייקט בעת הזנתם למדפסת. המדפסת קוראת את הקובץ הדיגיטלי שנתת לו בעת הדפסת החומרים שנתת לו בשכבות כדי ליצור מחדש את האובייקט הרצוי. כל שכבה תתקרר ותידבק זו לזו (בזכות הקולגן, הדבק, או בחלק מהמקרים רק התאים עצמם), ויוצרת חתיכה מוצקה אחת ויציבה.
על מנת לגרום לתאים החיים (המכונים בדרך כלל ביו -ink) להזין למדפסת ביולוגית, ישנם מספר מסלולים שחוקרים יכולים לנקוט בהם. ראשית, ניתן לקחת אותם ישירות מהמטופל שעבורו הם מדפיסים ביו. לחלופין, אם משתמשים בהם למטרות מחקר או במקרים בהם הם לא יכולים להשתמש בתאים של המטופל עצמו, ניתן להשתמש בתאי גזע בוגרים, מכיוון שניתן לטפל בהם לסוג התאים הדרושים להדפסה ביולוגית כדי ליצור מחדש רקמות.
התוכנית המתאימה בה משתמש מדפסת ביולוגית היא לרוב סריקה של המטופל. זה מאפשר למדפסת הביולוגית ליצור רקמה מחדש על ידי התייחסות לסריקה ושימוש בשכבות דקות ומדויקות על מנת לבנות או להדפיס את הרקמה.
ביו-הדפסה על שבב
אחת הדרכים בהן משתמשים כיום בהדפסת תלת מימד בקהילות המדעיות והרפואיות היא לבדיקת רפואה משובי. במכון וייס בהרווארד פיתחו חוקרים ביו-מדפסת תלת מימד שיכולה לייצר רקמות וסקולריות של תאים אנושיים חיים המודפסים על שבב. הם משתמשים ברקמה זו על גבי שבב כדי לחבר אותה לערוץ כלי דם, המאפשר למחקרים לתת לרקמות חומרים מזינים לפקח על גדילה והתפתחות.
היכולת לגדל רקמות על שבב מסייעת לחוקרים לבחון טכניקות חדשות ברפואה מתחדשת וכן בבדיקת תרופות. באמצעות מדפסת ביו תלת מימד חוקרים יכולים גם לבדוק שיטות שונות ליצירת שבבים. הישג אחד היה ביצירת לב על שבב, עם חיישנים למטרות מחקר ואיסוף נתונים. יתכן שנדרש בעבר ניסויים בבעלי חיים או אמצעים אחרים.
ביו-דפוס והשתלות עצם
בכל הנוגע לתרגול רפואה, עדיין יש הרבה מה ללמוד ולבדוק ביצירת איברים מודפסים ביולוגיים המוגדרים לגודל האדם. אך נעשים צעדים גדולים, כגון באזור השתלת עצם כדי לתקן בעיות בעצמות ובמפרקים המקיפים אותם.
ההתקדמות הבולטת ביותר מגיעה מחוקרים מאוניברסיטת סוונסי בוויילס. המדפסים הביולוגיים של הצוות יכולים ליצור חומרי עצם מלאכותיים בצורות ספציפיות הדרושות באמצעות חומר מתחדש ועמיד. חוקרים מקרן AMBER Science Foundation באירלנד וטריניטי קולג 'בדבלין, אירלנד יצרו תהליך לתמיכה בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית של חומר עצם כדי לסייע בפגמים הנגרמים על ידי כריתה של גידולים, טראומה וזיהום, כמו גם עיוותים בעצמות גנטיות.
אוניברסיטת נוטינגהאם באנגליה השיגה רווחים גם בתחום הרפואה הזה, והדפיסה ביו העתק של העצם שהם מחליפים ומצפה אותה בתאי גזע. הפיגום ממוקם בתוך הגוף. עם הזמן בעזרת תאי הגזע הוא מוחלף לחלוטין בעצם חדשה.
הדפסה ביולוגית ועור ורקמות מתחדשות
העור הוא תחום מצליח של רפואה להדפסה ביולוגית בגלל יכולת השכבה של המכונה בעת ההדפסה. מכיוון שהעור הוא איבר רב שכבתי, המורכב מתאים שונים בכל שכבה, החוקרים מקווים כי לאורך זמן הדפסה ביולוגית יכולה לסייע בהעתקת שכבות העור כגון דרמיס ואפידרמיס.
חוקרים בבית הספר לרפואה של Wake Forest בצפון קרוליינה בוחנים את זה מקרוב כשמדובר בכוויות קורבנות שאין להן מספיק עור ללא פגע כדי לקצור כדי לעזור בטיפול וריפוי פצעים. במקרה זה, המדפסת הביולוגית תקבל את המידע על הפצע של אותו מטופל מסורק (כולל עומק וסוגי תאים הדרושים) על מנת לסייע ביצירת עור חדש אשר לאחר מכן יוכל לשמש את המטופל.
באוניברסיטת פנסילבניה, חוקרים עובדים על הדפסה ביולוגית תלת-ממדית שיכולה ליצור סחוס שיסייע בתיקון רקמות בברכיים ובאזורים אחרים שנשחקים בדרך כלל על ידי בלאי בגוף, כמו גם עור ורקמות אחרות של מערכת העצבים החיוניות לבריאות האיברים. .
ביו הדפסה של כלי דם
היכולת לשחזר כלי דם באמצעות מדפסת ביולוגית מועילה לא רק באפשרות להצליח להשתיל אותם ישירות לחולה, אלא גם לבדיקת תרופות ותרופות בהתאמה אישית. חוקרים מבריגהאם ובית החולים לנשים השיגו רווחים בתחום זה של הרפואה על ידי הדפסת סיבי אגרוזה המשמשים כלי דם. החוקרים גילו שכלי הדם המודפסים ביולוגיים חזקים מספיק בכדי לנוע וליצור רשתות גדולות יותר, במקום להתמוסס סביב מבנה קיים.
מילה מ- Wellwell
המחקר שנובע מהדפס ביולוגי מרתק, ולמרות שחל התקדמות גדולה של ידע ורווחים שנעשו ביכולת להדפיס ביולוגית עצמות, עור, כלי דם, סחוס ואפילו איברים, עדיין יש להתקדם הרבה יותר לפני רבים. מהפרקטיקות הללו מותאמות לרפואה.
חלקם עשויים להיות מוכנים מוקדם יותר מאחרים. במקרה של דפוס ביולוגי וחוקר העור מקווה שהמדע יהיה מוכן תוך חמש שנים עבור חיילים שחווים כוויות נרחבות בקרב. בתחומים אחרים של הדפסה ביולוגית, כמו יצירת איברים לשימושם של בני אדם, יש עדיין דרך להתפתח.
בכל הנוגע לחיקוי תהליכי הגוף והתבוננות באינטראקציה של תרופות מסוימות במערכת הגדולה יותר של הגוף, הדפס ביולוגי פתח דלתות באיסוף נתונים כמו גם דרכים לא פולשניות לראות כיצד גוף האדם מתקשר עם חומרים מסוימים, מה שעלול להוביל רפואה מותאמת אישית יותר לתופעות לוואי של המטופל ופחות.