Bioprinter

Bioprinter sont un type spécial d'imprimante 3D. Sur la base de l'ingénierie tissulaire contrôlée par ordinateur, ils peuvent produire des tissus ou des biopuces. À l'avenir, il devrait être possible avec leur aide de produire des organes et des êtres vivants artificiels.

Qu'est-ce qu'une bio-imprimante?

Les bio-imprimantes sont des dispositifs techniques d'impression tridimensionnelle de tissus et d'organes biologiques en les transférant sur des cellules vivantes. Ce domaine de l'impression 3D est encore à un stade expérimental et est principalement étudié dans les études scientifiques dans les universités. L'objectif est de créer la possibilité de produire des tissus et organes de remplacement fonctionnels pouvant être utilisés dans le cadre d'un traitement médical.

Le terme utilisé pour la bio-imprimante est appelé bio-impression. La bio-impression commence par la composition de base du tissu ou de l'organe cible. La bio-imprimante n'est utilisée que dans un environnement de laboratoire. L'imprimante 3D spéciale stocke et forme de fines couches de cellules via une tête d'impression. Pour ce faire, la tête de la bio-imprimante se déplace vers la gauche, la droite, le haut ou le bas.

Les bio-imprimantes utilisent de la bio-encre ou des bûches de bio-traitement pour fabriquer des matériaux organiques. Ce sont des biopolymères avec des cellules d'êtres vivants et un hydrogel avec une proportion allant jusqu'à 90% d'eau. La propriété de flux doit être calculée exactement. D'une part, la masse doit être suffisamment liquide pour que les canules des seringues ne s'encrassent pas et, d'autre part, elle doit être suffisamment solide pour que la structure de la cible soit durable.

D'autres utilisations de la bio-impression comprennent les greffes, la thérapie chirurgicale, l'ingénierie tissulaire et la chirurgie reconstructive.

Formes, types et types

Pour le moment, les bio-imprimantes ne sont utilisées que très sporadiquement dans le secteur commercial. Puisque la bio-impression est en phase de développement, les types ou types de bio-imprimantes matures ne sont actuellement pas vérifiés. En principe, cependant, n'importe quelle imprimante 3D peut être utilisée pour la bio-impression. Pour cela, la poudre de PVC habituellement utilisée doit être remplacée par des cellules appropriées. Des méthodes sont également testées avec lesquelles il est possible de développer des bio-imprimantes à partir d'imprimantes à jet d'encre normales.

La bio-encre doit répondre à des exigences élevées. Par exemple, chaque substance qui doit être utilisée à des fins cliniques doit répondre à des exigences internationales strictes. Avant de pouvoir être utilisées dans la bio-impression, ces substances doivent être soumises à des années de tests.

Structure et fonctionnalité

Le fonctionnement d'une bio-imprimante est très similaire au principe de fonctionnement d'une imprimante 3D ordinaire. Les moules sont constitués à l'aide d'une extrudeuse. Cependant, la poudre de PVC n'est pas utilisée, comme c'est le cas avec les imprimantes 3D classiques, mais un gel polymère, généralement à base d'alginate.

Les bio-imprimantes actuelles, parfois utilisées dans la pratique, produisent des gouttelettes contenant chacune entre 10 000 et 30 000 cellules individuelles. L'organisation de ces cellules individuelles doit se rassembler pour former des structures tissulaires fonctionnelles sur la base de facteurs de croissance correspondants.

Les bio-imprimantes nécessitent un contrôle de la température pour une impression exacte. Les bio-imprimantes actuelles sont spatialement très grandes et peuvent mesurer plusieurs mètres de largeur, longueur et hauteur. Les plongeurs des seringues sont contrôlés via un ordinateur, généralement situé à l'extérieur de l'imprimante. La base pour cela est les données disponibles numériquement d'un modèle 3D. La bio-encre est pressée à partir d'un maximum de huit buses de pulvérisation et la structure prévue est construite sur une plate-forme.

Avantages médicaux et de santé

Fondamentalement, les bio-imprimantes doivent être utilisées dans trois domaines en particulier: en médecine, dans l'industrie alimentaire et en biologie synthétique. En médecine, l'utilisation des bio-imprimantes dans les sous-domaines de la thérapie chirurgicale, de la chirurgie reconstructive, du don d'organes et des greffes est envisageable et planifiée.Un avantage majeur est évident, notamment avec les organes issus de bio-imprimantes: l'adaptation exacte au corps destiné à la greffe. De cette manière, la recherche d'un organe donneur approprié qui convient au corps récepteur peut être arrêtée.

En chirurgie reconstructive, une simplification et une amélioration sont attendues. Des procédures sont envisageables ici dans lesquelles des cellules sont prélevées sur le patient de différentes parties du corps - par exemple les oreilles, les doigts et les genoux. Ces cellules sont propagées dans un laboratoire. Ensuite, un biopolymère est ajouté. La bio-imprimante peut théoriquement construire une greffe à partir d'une telle suspension. Ceci est utilisé pour le patient. Les propres cellules du corps décomposent ensuite le biopolymère au fil du temps. L'avantage particulier pourrait être que la greffe n'est pas rejetée par l'organisme. De plus, une telle greffe pourrait croître avec le corps. La raison de cette propriété positive est que l'implant est lié au contrôle de la croissance du patient.

Le domaine de la recherche sur l'utilisation des bio-imprimantes en médecine ne cesse de croître. Pour le moment, faire des greffes de cartilage, comme un nez, est très envisageable. La production d'organes corporels est considérée de manière plus critique. En particulier, le nombre de capillaires nécessaires pour alimenter les organes ne peut actuellement être imaginé avec la précision requise. Un autre problème peut provenir du fait que dans des structures aussi complexes que les organes du corps, différentes cellules doivent être coordonnées et communiquer entre elles afin de pouvoir remplir différentes fonctions.

Les bio-imprimantes peuvent également être utilisées pour produire de la viande dans l'industrie alimentaire. Selon leurs propres déclarations, les premières entreprises ont déjà imprimé avec succès de tels produits. Ceux-ci devraient être à la fois savoureux et moins chers que l'abattage. Cependant, aucune viande imprimée par bio-impression n'est actuellement disponible en magasin.