پرینت زیستی

پرینت زیستی ( bioprinting) روشی برای ساخت بافت‌های زنده از طریق چاپ سه بعدی سلول‌ها است.

پرینترهای زیستی بافت‌ها را به صورت لایه به لایه مانند یک چاپگر سعه بعدی تولید می‌کنند. سر این پرینتر در جهات مختلف حرکت می‌کند تا سلول‌ها را در جای مناسب قرار دهد. Makoto Nakamura یکی از اولین پرینترهای یا چاپگرهای زیستی را ساخت. او دریافت که پرینترهای جوهر افشان، قطرات جوهر را به اندازه سلول‌های انسان تولید می‌کند. او در سال 2008 به کمک این فناوری یک رگ خونی مصنوعی را چاپ کرد.

Makoto به کمک هیدروژل آلژینات، نازل و کلسیم کلرید این رگ مصنوعی را تولید کرد. به طور کلی، ساخت بافت توسط پرینتر زیستی پروسه پیچیده و دقیقی است که نیازمند مطالعات گسترده و دانش کامل در زمینه پزشکی و مهندسی است. ساخت بافت‌ها و اندام‌های بدن نیازمند بازسازی ساختارها و عملکردهای درونی مانند واکنش‌های سلولی، شبکه‌های سیگنالینگ و فعالیت بیولوژیکی است.

جوهرهای زیستی

اغلب جوهرهای پرینترهای سه بعدی حاوی حلال‌های سمی هستند. این جوهرهای تاثیرات نامطلوبی را بر بدن دارند. بنابراین، توسعه جوهرهای زیست سازگار قدم مهمی در فناوری پرینترهای سه بعدی است. سیستم طبقه بندی 4 سطحی برای این جوهرهای زیستی پیشنهاد شده است که شامل موارد زیر است:

سطح 1: جوهر برای چاپ مواد غیر زیست سازگار مانند مدل سه بعدی بر اساس داده های سی تی اسکن

سطح 2: جوهر برای چاپ مواد زیست سازگار مانند پروتزهای سه بعدی

سطح 3: جوهر برای مهندسی بافت برای مواد زیست تخریب پذیر

سطح 4: جوهر برای مهندسی بافت مواد بیولوژیکی با استفاده از اجزایی مانند سلول های زنده و ماتریس های خارج سلولی

ویژگی یک جوهر زیستی ایده آل

جوهر زیستی پرینترهای سه بعدی باید دو ویژگی اصلی داشته باشد، در ابتدا باید خواص فیزیکی-شیمیایی مطلوبی داشته باشند. دوم، بیاد سیتوسازگار باشند یعنی قادر به بازسازی ماتریکس سلولی باشند. همچنین، جوهرهای زیستی باید زیست تخریب پذیر، هیدرات، ویسکوز، ویسکوالاستیک و خاصیت ژل شوندگی داشته باشند.

تکنولوژی‌های پرینتر زیستی

تکنولوژی‌های مختلفی در زمینه پرینترهای زیستی توسعه یافتند که در ادامه آن‌ها را شرح می‌دهیم.

چاپ زیستی مبتنی بر جت

این روش از طریق لایه بندی قطرات جوهر زیستی بر روی بستر تولید می‌شود. قطرات را می توان از طریق تکنیک حرارتی با پیزوالکتریک و استفاده از لیزر و یا فشار پنوماتیک تولید کرد. این روش وضوح مطلوب اما سرعت کمی دارد.

چاپ زیستی مبتنی بر اکستروژن

در این سیستم فیلامنت‌های پیوسته یک ترکیب هیدروژل جهت ساخت توزیع می‌شوند. در این روش میتوان طیف گسترده‌ای از مواد را برای ساخت سه بعدی استفاده کرد.

چاپ زیستی یکپارچه

در این روش، یک بیوپلیمر سنتزی با هیدروژل حاوی سلول ترکیب شده تا ساختاری بافتی با مقاومت مکانیکی بالایی تهیه شود.