Nie wiem, czy jesteście świadomi, ale kilka dni temu byliśmy świadkami przełomowego wydarzenia, które pokonało granicę – wydawać się mogło nie do przejścia. Serce stworzone przez izraelskich naukowców to pierwszy biodrukowany 3D organ, który choć odbiega od standardowych rozmiarów jest ogromnym krokiem na przód w rozwoju nowoczesnej technologii w kontekście medycyny.
Rosnąca popularność biodruku 3D wymaga usystematyzowania informacji na temat tej technologii. Niniejszy artykuł rozpoczyna serię kolejnych materiałów, które będą poruszały tematy z obszaru biodruku 3D oraz a także jego potencjalnych aplikacji i możliwych zastosowań.
Artykuły oparte są na bieżących osiągnięciach nauki, opisywanych w artykułach naukowych, jednak mają charakter popularno-naukowy, których celem jest przybliżenie w jak najbardziej przystępny sposób istoty problemu.
ZOBACZ: pierwszy na świecie Otwarty Klaster Biodruku 3D
Definicja biodruku 3D
Innowacyjność opisywanej technologii wpływa na fakt, że wiele jej aspektów nie zostało usystematyzowanych. Nie inaczej jest z definicją – na stronie projektu „Najnowsze słownictwo polskie” realizowanego przez Uniwersytet Warszawski znajdziemy:
„bioprinting [biodruk]- wytwarzanie tkanek lub narządów z żywych komórek za pomocą drukarki 3D”
Przykład użycia: Bioprinting to metoda zainspirowana drukiem atramentowym. Stosuje się tu komórki zawieszone w specjalnym żelu i warstwa po warstwie nakłada je na siebie, tworząc trójwymiarowe struktury przypominające tkankę (biotechnologia.pl).
Trzeba przyznać, że zacytowane powyżej w przystępny sposób przedstawiają istotę biodruku 3D, jednak tak na prawdę spektrum zastosowania technologii jest o wiele szersze… Profesor Anthony Atala – jeden ze światowych pionierów technologii biodruku 3D, określa ją w sposób bardziej kompleksowy jako: „nakładanie warstwa po warstwie materiałów biologicznych, biochemicznych lub zawierających żywe komórki w kontrolowany sposób przestrzenny dla tworzenia funkcjonalnych komponentów, które pozawalają na fabrykację struktur 3D.„[1]
Typy biodruku 3D
Na podstawie wiedzy dostępnej w literaturze naukowej możemy wyróżnić podział na biodruk 3D:
- pośredni (indirect) – który pozwala na wytwarzanie rusztowań i skaffoldów, które następnie zasiedlane są komórkami,
- bezpośredni (direct) – dający możliwość z materiału biologicznego z żywymi komórkami, co warunkuje m.in. ich optymalny rozwój w całym obszarze biodrukowanego 3D modelu, przez co wykazują większe podobieństwo do naturalnie powstałych tkanek [2]
To, o czym należy pamiętać, to biodrukarka 3D jest jedynie narzędziem, które może upraszczać pracę naukowców i poszerzać horyzonty ich możliwości. Prawdziwą wartość stanowią aplikacje, gdzie biodruk 3D może optymalizować procesy wykonywane wcześniej tradycyjnymi metodami.
Co więcej, biodrukowanie 3D nie jest ma charakteru działania, które może funkcjonować w oderwaniu od pozostałych procesów. Biofabrykację 3D możemy podzielić na trzy podstawowe:
[pullquote]
- przed biodrukiem 3D, gdzie następuje następuje przygotowanie modelu przestrzennego, który pozwoli na przeprowadzenie druku 3D. W tym celu naukowcy wykorzystują dane zebrane podczas badań obrazowania medycznego (tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego)
. - podczas biodruku 3D wytwarzany jest wcześniej zaprojektowany model przestrzenny z wykorzystaniem gotowego lub opracowanego na potrzeby projektu bioinku, czyli wcześniej wspomnianego materiału biologicznego. Technologii biodruku 3D, podobnie jak w przypadku klasycznego biodruku 3D jest wiele – w kolejnej części serii postaramy się przedstawić metody inne niż klasyczna ekstruzja. W przypadku każdej z metod kontrolowane musi być środowisko procesu – temperatura, ciśnienie czy odczyn pH
. - po procesie biodruku 3D wydruk w przypadku druku pośredniego jest zasiedlany komórkami, a następnie umieszczany w warunkach umożliwiających komórkom rozwój z wykorzystaniem np. bioreaktorów komórkowych.
Mamy nadzieję, że artykuł wprowadzający pozwolił na zrozumienie podstawowych zagadnień z dziedziny biodruku 3D. W kolejnym artykule znajdziecie szczegółowe informacje na temat historii biodruku 3D i dotychczasowych dokonań w tej dziedzinie.
Biodruk 3D w pigułce historia >>>
Grafika przewodnia: Jacobs School of Engineering via Foter.com / CC BY