Il bioprinting 3D è una tecnologia che utilizza un bioprinter 3D per creare un'impalcatura cellulare e quindi seminare le cellule nell'impalcatura per consentire alle cellule di crescere. Il bioprinting utilizza un metodo di produzione strato per strato, utilizzando bioink, per creare scaffold cellulari che imitano il tessuto vivente e possono generare strutture tissutali 3D controllate con precisione con complessità simile a quella dei tessuti. Ha grandi applicazioni nei campi dell'ingegneria medica e tissutale. Il bioprinting può attualmente essere utilizzato per stampare tessuti e organi per test antidroga, nonché per realizzare impalcature cellulari. Questi scaffold possono essere utilizzati nelle tecniche di rigenerazione della cartilagine articolare o dei legamenti
1. Il concetto di bioprinting 3D
Con lo sviluppo della stampa 3D biologica, anche il suo concetto viene continuamente esteso ed espanso. Allo stato attuale, la stampa 3D biologica può essere suddivisa in due concetti: ampio e stretto. In senso lato, la stampa 3D che serve direttamente il campo della biomedicina può essere considerata la categoria della stampa bio-3D, mentre in senso stretto, il processo di manipolazione dei bioink contenenti cellule per costruire strutture attive è solitamente chiamato stampa bio-3D.
※ In senso lato, la stampa 3D biologica può essere approssimativamente suddivisa in 4 livelli:
(1) Fabbricazione di strutture senza requisiti di biocompatibilità, come la stampa 3D di prodotti attualmente ampiamente utilizzati nella pianificazione del percorso chirurgico.
(2) Fabbricazione di prodotti non degradabili con requisiti di biocompatibilità, come giunti in lega di titanio, protesi in silicone per il corpo di riparazione dei difetti, ecc.
(3) Fabbricazione di requisiti di biocompatibilità, prodotti degradabili, come osso ceramico attivo, stent dei vasi sanguigni degradabili, ecc.
(4) Stampa bio-3D stretta, cioè manipolazione di cellule viventi per costruire tessuti tridimensionali biomimetici, come la stampa di modelli cellulari per lo screening dei farmaci e la ricerca sui meccanismi, unità epatiche, pelle, vasi sanguigni, ecc. Il processo di manipolazione delle cellule nella stampa bio-3D può anche essere chiamato stampa cellulare (stampa cellulare)
In senso stretto, i concetti di stampa cellulare e stampa bio-3D possono essere intercambiati. Inoltre, a volte si vede la stampa di organi.
Il concetto di stampa di organi, di solito questo concetto può anche essere considerato intercambiabile con la stampa cellulare e la stampa 3D biologica in senso stretto
2. Il materiale principale di 3D Bioprinting è bioink
Gli organismi di stampa 3D utilizzano principalmente bioink per creare tessuti viventi imitazioni. I bioink devono prima avere un'ottima attività biologica, simile all'ambiente della matrice extracellulare nel corpo, che facilita l'ulteriore sviluppo delle cellule stampate e stabilisce la comunicazione tra le cellule.
Allo stato attuale, ci sono quattro tipi principali di bioink: reticolazione ionica, sensibile alla temperatura, fotosensibile e assottigliamento al taglio:
◆ Il tipo di reticolazione ionica realizza principalmente la polimerizzazione dell'idrogel attraverso la reazione di reticolazione ionica, come l'inchiostro della serie alginato, quando lo ione sodio nell'alginato di sodio viene sostituito con lo ione calcio, si ottiene l'idrogel di alginato di calcio.
◆ L'inchiostro sensibile alla temperatura realizza principalmente la transizione dallo stato sol allo stato gel riscaldando o raffreddando, come l'inchiostro gelatinoso, durante la stampa, è necessario riscaldare l'ugello per sciogliere la gelatina e raffreddare la piattaforma di stampa inferiore per ottenere l'impostazione della gelatina;
◆ L'inchiostro fotosensibile utilizza principalmente la luce per attivare il fotoiniziatore nell'inchiostro per realizzare la transizione dell'inchiostro dallo stato sol allo stato gel. -Serie GM) materiale.
◆ L'inchiostro di diradamento a taglio utilizza principalmente il fenomeno che la viscosità apparente di alcuni materiali diminuisce con l'aumento dello sforzo di taglio. Nello stato sol, ad esempio, la colla carbomerica + GelMA o collagene viene utilizzata per formare bioink.
3.3D Processo di bioprinting
Secondo i diversi principi di formatura e materiali di stampa, la tecnologia di stampa 3D biologica può essere suddivisa in 3DP, SLS, FDM, stampa SLA, ecc.
4. Applicazioni del Bioprinting 3D
Poiché il bioprinting 3D può non solo produrre strutture di forme specifiche, ma anche fornire un ambiente di coltura tridimensionale per le cellule, il bioprinting 3D ha una vasta gamma di applicazioni nella produzione di tessuti e organi. Attualmente, è utilizzato principalmente in cartilagine, pelle, vasi sanguigni, modelli tumorali e altri organi complessi. 's stampa.
5. Il futuro del bioprinting 3D
Il bioprinting 3D è una nuova tecnologia che combina biomanufacturing e produzione additiva. È una tecnologia multidisciplinare all'avanguardia come macchinari, materiali, biologia e medicina. Fornisce un nuovo modo per la ricerca nel campo dell'ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa. Attualmente Bioprinting ha fatto molti progressi nella preparazione del bioink, nella ricerca e nello sviluppo del processo di stampa, nello sviluppo di apparecchiature di stampa e nella ricerca di applicazioni mediche, ma al momento la maggior parte di queste ricerche si concentra sulla risoluzione dei problemi di produzione. Innovazioni e applicazioni funzionali.
