바이오프린팅이란 무엇입니까?

바이오프린팅은 살아있는 세포에서 만들어진 필라멘트로 인공 신체 부위를 만드는 적층 제조 공정입니다. 일반적으로 이러한 생체 재료 필라멘트(바이오 잉크라고 함)는 3D 프린팅과 유사하게 합성 생체 의학 부품을 만들기 위해 층별로 압출됩니다. 아이디어는 우리 몸에서 자연적으로 발생하는 것을 정확하게 복제하는 생체 모방 구조를 구축하는 것입니다. 지금까지 바이오프린팅은 살아있는 조직, 뼈 및 혈관을 생산할 수 있으며 궁극적으로 전체 장기를 처음부터 제작하는 것을 목표로 합니다.

바이오프린팅은 바이오 잉크로 3D 세포 구조를 만드는 과정입니다. 이는 살아있는 조직, 뼈, 혈관과 같은 신체 부위의 기능적, 생물학적 복제물을 만드는 데 사용됩니다.

3D 프린팅에서는 프린터를 사용하여 금속, 플라스틱 또는 세라믹으로 기술 액세서리, 보석 또는 장난감과 같은 도구 및 구조물을 제작할 수 있습니다.

"바이오프린팅은 이것을 한 단계 더 발전시킵니다"라고 생명공학 스타트업의 재생의학 경험이 있는 공인 의사인 Ryan Creek이 말했습니다. "'프린팅'은 신체의 특정 조직의 일부 특성을 복제할 수 있는 생물학적 유래 물질을 사용하여 수행됩니다."

바이오프린팅은 재생의학의 선봉으로 여겨지며, 손상되고 병든 조직을 복구하거나 복원하는 데 사용될 가능성이 높습니다. 현재 실험실 기반 연구에서 약물 시험과 치료법 탐색을 위한 테스트가 진행되고 있습니다. 작년에 텍사스 ​​주 샌안토니오의 외과 의사들은 환자 자신의 세포에서 자란 귀인 3D 바이오프린팅 구조물을 인간에게 이식한 최초의 팀이 되었습니다.

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실제 인쇄가 시작되기 전에 장기에서 생검을 채취해야 합니다. 특정 '원하는' 세포를 분리한 다음 인공 환경에서 성장을 촉진하는 배양 과정을 통해 증식시킵니다. 프로젝트에 따라 특정 셀 유형이 선정됩니다. 예를 들어, 연구자가 반월판을 제작하려면 섬유연골 세포가 해당 작업에 필요할 것입니다.

그런 다음 이 세포를 하이드로겔 용액에 혼합하여 세포에 산소와 영양분을 공급하여 세포의 생존을 유지하고 카트리지에 넣습니다.

West Pharmaceutical Services의 생체 재료 및 조직 공학 과학자인 Didarul Bhuiyan은 “바이오 잉크 제제는 일반적으로 세포가 조직으로 성장하고 성숙하도록 돕는 [생체 재료의 조합]으로 만들어집니다. 이러한 생체 재료에는 일반적으로 다양한 생체 고분자, 단백질 및 성장 인자가 포함됩니다. 그들은 함께 살아있는 세포가 채워질 비계를 만드는 데 도움을 줍니다.

그 동안 대상을 얇은 층으로 이어붙이는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 파일을 사용하여 디지털 청사진이 생성됩니다. 이는 객체를 상향식으로 구성하는 일련의 명령으로 3차원 프레임워크를 준비합니다.

이 시점에서 프로젝트는 인쇄 준비가 되었습니다. 로봇 팔에 의해 안내되는 노즐은 XYZ 축을 따라 수평으로 움직이며 CAD 파일 청사진을 따라 필라멘트를 압출합니다. 층별로 바이오 잉크는 비계 트레이 또는 액체 베이스 위에 최종 구조를 구축합니다.

일부 생체 재료는 실시간으로 치료될 수 있지만 다른 생체 재료는 완전한 기능과 전반적인 세포 생존 가능성을 보장하기 위해 생체 내에서 더 많은 관리가 필요할 수 있습니다. 생산 후, 최적의 조직 성숙, 혈관화 및 안정성을 위해 바이오프린팅된 구조를 생물반응기에 배치할 수 있습니다. 생의학 부분의 복잡성에 따라 이 최종 단계는 몇 주 또는 몇 달이 걸릴 수 있습니다.

위에서는 재료 압출이라고 불리는 가장 일반적인 바이오 프린팅 방법에 대해 설명합니다. 다른 방법으로는 작은 물방울로 조각을 만드는 잉크젯 3D 바이오프린팅과 수지 통을 통해 자외선을 투사하여 물체를 경화시키는 기술인 광조형술이 있습니다.

전체적이고 기능적인 기관을 만드는 것이 바이오프린팅의 성배라는 것은 비밀이 아닙니다.

이것이 바로 브라질 상파울루 대학의 연구자들이 단 90일 만에 생존 가능한 장기를 생산할 수 있는 인간 간의 소형 버전을 개발하기 위해 혈액 세포의 사용을 탐구한 이유입니다. "간 오가노이드"는 필수 단백질을 생산하고 비타민을 저장하며 담즙을 분비할 수 있습니다.