الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد هي تقنية تستخدم طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد لإنشاء سقالة خلية ، ثم زرع الخلايا في السقالة للسماح للخلايا بالنمو. يستخدم Bioprinting طريقة تصنيع طبقة تلو طبقة ، باستخدام bioinks ، لإنشاء سقالات خلوية تحاكي الأنسجة الحية ويمكن أن تولد هياكل نسيجية ثلاثية الأبعاد يتم التحكم فيها بدقة مع تعقيد يشبه الأنسجة. لها تطبيقات رائعة في مجالات الهندسة الطبية وهندسة الأنسجة. يمكن حاليًا استخدام الطباعة الحيوية لطباعة الأنسجة والأعضاء لاختبار الأدوية ، وكذلك لصنع سقالات الخلايا. يمكن استخدام هذه السقالات في تقنيات تجديد الغضروف المفصلي أو الأربطة
1. مفهوم الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد
مع تطور الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد ، يتم أيضًا توسيع مفهومها وتوسيعه بشكل مستمر. في الوقت الحاضر ، يمكن تقسيم الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد إلى مفهومين: واسع وضيق. بالمعنى الواسع ، يمكن اعتبار الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تخدم مجال الطب الحيوي مباشرة فئة الطباعة D الحيوية -3 ، بينما بالمعنى الضيق ، فإن عملية معالجة الروابط الحيوية المحتوية على الخلايا لبناء هياكل نشطة هي عادةً تسمى السيرة الذاتية -3 طباعة د.
※ بمعنى واسع ، يمكن تقسيم الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد تقريبًا إلى 4 مستويات:
① تصنيع الهياكل بدون متطلبات التوافق الحيوي ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد للمنتجات المستخدمة حاليًا على نطاق واسع في تخطيط المسار الجراحي.
② تصنيع منتجات غير قابلة للتحلل مع متطلبات التوافق الحيوي ، مثل مفاصل سبائك التيتانيوم ، وأطراف اصطناعية من السيليكون لهيكل إصلاح العيوب ، إلخ.
③ تصنيع متطلبات التوافق الحيوي ، والمنتجات القابلة للتحلل ، مثل العظام الخزفية النشطة ، ودعامات الأوعية الدموية القابلة للتحلل ، إلخ.
④ السيرة الذاتية الضيقة -3 الطباعة D ، أي معالجة الخلايا الحية لبناء أنسجة ثلاثية الأبعاد للمحاكاة الحيوية ، مثل طباعة نماذج الخلايا لفحص الأدوية وبحوث الآليات ، ووحدات الكبد ، والجلد ، والأوعية الدموية ، وما إلى ذلك. عملية التلاعب الخلايا في السيرة الذاتية -3 يمكن أيضًا تسمية طباعة D بالطباعة الخلوية (طباعة الخلية)
※ بالمعنى الضيق ، يمكن تبادل مفاهيم الطباعة الخلوية والطباعة الحيوية -3. بالإضافة إلى ذلك ، تُرى طباعة الأرغن أحيانًا.
يمكن اعتبار مفهوم طباعة الأعضاء ، عادةً ، قابلاً للتبادل مع الطباعة الخلوية والطباعة ثلاثية الأبعاد البيولوجية بالمعنى الضيق
2. المادة الأساسية للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد هي bioink
تستخدم كائنات الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي الروابط الحيوية لإنشاء أنسجة حية مقلدة. يجب أن يكون لدى Bioinks أولاً نشاط بيولوجي جيد جدًا ، على غرار بيئة المصفوفة خارج الخلية في الجسم ، مما يسهل التطوير الإضافي للخلايا المطبوعة ويؤسس التواصل بين الخلايا.
في الوقت الحاضر ، هناك أربعة أنواع رئيسية من الروابط الحيوية: الارتباط المتشابك الأيوني ، والحساسية لدرجة الحرارة ، والحساسية للضوء ، والقص:
◆ يدرك نوع الارتباط المتقاطع الأيوني بشكل أساسي معالجة الهيدروجيل من خلال تفاعل الارتباط المتبادل الأيوني ، مثل حبر سلسلة الجينات ، عندما يتم استبدال أيون الصوديوم في ألجينات الصوديوم بأيون الكالسيوم ، يتم الحصول على هيدروجيل ألجينات الكالسيوم .
◆ يدرك الحبر الحساس لدرجة الحرارة الانتقال من حالة sol إلى حالة الهلام عن طريق التسخين أو التبريد ، مثل حبر الجيلاتين ، عند الطباعة ، من الضروري تسخين الفوهة لإذابة الجيلاتين ، وتبريد منصة الطباعة السفلية لتحقيق إعداد الجيلاتين ؛
◆ يستخدم الحبر الحساس للضوء بشكل أساسي الضوء لتنشيط المصور الضوئي في الحبر لتحقيق انتقال الحبر من حالة سول إلى حالة الهلام. سلسلة GM) المواد.
يستخدم حبر رقيق القص بشكل أساسي ظاهرة انخفاض اللزوجة الظاهرية لبعض المواد مع زيادة إجهاد القص. في حالة sol ، على سبيل المثال ، يتم استخدام غراء الكربومير بالإضافة إلى GelMA أو الكولاجين لتكوين ارتباط حيوي.
3. عملية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد
وفقًا لمبادئ التشكيل المختلفة ومواد الطباعة ، يمكن تقسيم تقنية الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد إلى طباعة 3DP ، SLS ، FDM ، SLA ، إلخ.
4. تطبيقات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد
نظرًا لأن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لا يمكنها فقط تصنيع هياكل ذات أشكال محددة ، بل توفر أيضًا بيئة ثقافة ثلاثية الأبعاد للخلايا ، فإن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لها مجموعة واسعة من التطبيقات في تصنيع الأنسجة والأعضاء. حاليًا ، يتم استخدامه بشكل أساسي في الغضاريف والجلد والأوعية الدموية ونماذج الأورام والأعضاء المعقدة الأخرى. طباعة.
5. مستقبل الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد
3D bioprinting هي تقنية جديدة تجمع بين التصنيع الحيوي والتصنيع الإضافي. إنها تقنية متطورة متعددة التخصصات مثل الآلات والمواد والبيولوجيا والطب. يوفر طريقة جديدة للبحث في مجال هندسة الأنسجة والطب التجديدي. حققت Bioprinting حاليًا الكثير من التقدم في إعداد bioink ، وبحث عملية الطباعة وتطويرها ، وتطوير معدات الطباعة وبحوث التطبيقات الطبية ، ولكن في الوقت الحالي ، تركز معظم هذه الأبحاث على حل مشكلات التصنيع. اختراقات وظيفية وتطبيقات.
