Bisogna capire la biochimica e altri aspetti importanti della biologia per lavorare bene con il bioprinting. Lo sviluppo della tecnologia di bioprinting richiede pazienza e tempo. La salita sarà ripida ma in futuro, e potrebbe benissimo avere un enorme impatto sul futuro della salute per la società.
Esistono 4 impostazioni di stampa tipiche che possono essere associate ai bioprinters. Questi includono:
Estrusione
a getto d’inchiostro
A LIFT
Con stereolitografia
L’estrusione è un processo utilizzato per creare oggetti con un profilo di sezione trasversale fisso. Un materiale viene spinto attraverso un dado della sezione desiderata. I due principali vantaggi di questo processo rispetto ad altri processi produttivi sono la capacità di creare sezioni trasversali molto complesse e di lavorare materiali fragili, poiché il materiale incontra solo sforzi di compressione e taglio. Forma anche parti con un’eccellente finitura superficiale. Gli ugelli a siringa sono spesso usati per estrusione in bioprinters 3D.
La stampa a getto d’inchiostro utilizza una testina di stampa che si muove su una varietà di substrati, depositando selettivamente un materiale legante liquido. Un sottile strato di materiale si sviluppa lungo la sezione completata e il processo viene ripetuto con ogni strato aderente all’ultima. Una volta completato il modello, il materiale non legato viene automaticamente e / o rimosso manualmente in un processo chiamato “depolverazione” e può essere riutilizzato in una certa misura.
La stampa LIFT si riferisce al trasferimento in avanti indotto dal laser. LIFT è una tecnica di stampa relativamente nuova che consente il trasferimento da un materiale donatore a film sottile sul ricevitore scelto posto nelle vicinanze. A differenza delle stampanti laser tradizionali, che stampano liquidi o inchiostri, la stampa LIFT può trasferire materiali in fase solida (idealmente) in uno stato intatto, per una vasta gamma di applicazioni.
La stereolitografia è una forma di tecnologia di stampa 3D utilizzata per creare modelli, prototipi, modelli e parti di produzione in modo strato per strato mediante fotopolimerizzazione.
Queste tecniche di stampa sono standard nel settore della stampa 3D. Un problema nel settore della bioprinting è la grande quantità di modi per condurre la bioprinting. Il campo è ancora nuovo, quindi ci sono varie tecniche che si basano su tecniche di produzione additiva classiche, nonché su una tecnologia più recente creata specificamente per la bioprinting. Di seguito è riportato un elenco (non esaustivo) dei produttori e dei bioprinters 3D che hanno realizzato:
Bioplotter 3D – EnvisionTec
Bioscaffolder – Gesim
Inkredible + – Cellink
Biofactory – RegenHu
Rivoluzione – Ourobotics
Bio3D Explorers – Tecnologie Bio3D
Stampante cellulare CellJet – Digilab
BioAssemblyBot, soluzioni avanzate
Regenova – Cyfuse
NovoGen MMX – Organovo
Dimatrix Materials Printer – Fujifilm
Poietis
Nyscript
Etere
Allevi
Fabian
Il sistema 3D-Bioplotter di Envisiontec è uno strumento versatile di prototipazione rapida per l’elaborazione di una grande varietà di biomateriali per l’ingegneria dei tessuti assistita dal computer (CATE), dai modelli CAD 3D e dati CT del paziente allo scaffold 3D fisico. Questa stampante costa tra $ 80.000 e $ 150.000
Il Bioscaffolder gestisce una vasta gamma di strumenti molto diversi e garantisce l’allineamento automatico XYZ per tutti. Il BioScaffolder ha anche un software che consente la definizione di uno “scaffold” interno. Come con il generatore di scaffold incorporato, al modello CAD possono essere assegnati fino a tre materiali diversi e diverse dimensioni dei pori.
L’ Allevi consente ai ricercatori di creare tessuti stampati in 3D in modo affidabile con il meccanismo di polimerizzazione, oltre a un doppio estrusore riscaldato in grado di mantenere le cellule in quella che normalmente sarebbe la temperatura corporea naturale. I supporti termoplastici possono essere curati anche durante il processo consentendo una maggiore latitudine nella creazione e flessibilità nel materiale utilizzato. Gli utenti sono in grado di inserire diversi materiali nello stesso campione che consente velocità, diversità e complessità.
L’Inkredible 3D Bioprinter è un 3D Bioprinter di estrusione-based con due teste di estrusione per bioprinting di modelli di tessuti e organi umani. Una volta che la struttura è stata stampata, può essere reticolato utilizzando il crosslinker UV LED blu o soluzioni ioniche, a seconda del materiale bioink.
Il biofabbrica permette ai ricercatori di cellule modello, biomolecole e una serie di materiali morbidi e rigidi per la creazione di modelli di tessuto biomimetici realistici, mentre il sistema 3DDiscovery è un più conveniente alternativa progettato per esplorare il potenziale di ingegneria 3D.
The Revolution presenta un sistema di riconversione simile a una mano. Ciò consente agli utenti di interagire con materiali che possono essere sensibili al tocco umano e alle interferenze. Il sistema è modulare e può funzionare con un’ampia varietà di bioink, materiali regolari e specializzati. Può stampare con 10 materiali o più alla volta e utilizza un involucro riscaldato per mantenere in vita le cellule.
Bio3D Technologies ha creato un bioprinter con teste di stampa multiple, design modulare, allineamento automatico da ugello a piattaforma, visualizzazione e controllo a distanza. Questa stampante ha integrato una piattaforma di levitazione anti-vibrazione in una stampante 3D. Con l’introduzione di Bio3D Explorer , hanno reso il bioprinting 3D ancora più accessibile e accessibile.
CellJet può contenere fino a 16 canali indipendenti (ovvero è possibile stampare più tipi di celle contemporaneamente). Più di 20 tipi di celle primarie e linee cellulari sono stati stampati con successo da un CellJet. CellJet è un sistema compatto che si adatta alla maggior parte delle cappe e armadi di sicurezza biologici. CellJet può venire in diverse impostazioni per soddisfare le esigenze del cliente ed essere personalizzato su richiesta.
Il braccio del robot BioAssemblyBot ti offre la libertà di stampare in 3D strutture e strutture tissutali avanzate e di stampare il contorno. BioAssemblyBot mantiene il controllo della temperatura da 5 ° C a 110 ° C e può essere regolato durante punti specifici nel flusso di lavoro di stampa 3D.
Il bioprinter Regenova utilizza il metodo “Kenzan” , in cui gli sferoidi cellulari sono coltivati in matrici sottili di aghi. Quando ogni sferoide è posto in un ordine particolare, possono connettersi e formare autonomamente strutture di tessuto macroscopico senza l’uso di collagene o idrogel. I ricercatori aggiungono una serie di aghi alla serie di aghi per modificare la lunghezza e / o lo spessore dell’output previsto. A seconda della disposizione della serie di aghi, è in grado di assicurare la circolazione del mezzo di coltura e dell’ossigeno fino a quando non è sufficientemente maturo da essere utilizzato.
La stampante NovoGen MMX 3D, che non è commercializzata commercialmente, crea tessuti venduti ai produttori di farmaci. Utilizza anche la tecnologia di estrusione basata su siringa, con due testine di stampa controllate meccanicamente (una per le cellule umane, l’altra per i microgel che sostengono la vita) in grado di produrre tessuti spessi di 20 o più strati cellulari.
FUJIFILM Dimatix ha sfruttato la sua tecnologia piezoelettrica a getto d’inchiostro e i processi di fabbricazione MEMS con il suo ampio prodotto a getto d’inchiostro. La DMP-2850 consente la deposizione di materiali fluidici su un substrato 8 × 11 pollici o A4, utilizzando una cartuccia a getto d’inchiostro usa e getta. Questa stampante può creare motivi su un’area di circa 200 x 300 mm e gestire substrati con uno spessore massimo di 25 mm e un’altezza Z regolabile.
Poietis è un’azienda biotecnologica specializzata nella bioprinting laser-assistita di tessuti viventi. Fornisce agli stakeholder e ai ricercatori industriali una piattaforma unica per progettare e produrre prodotti bio-stampati per la medicina rigenerativa, la ricerca preclinica e la valutazione dell’efficacia di prodotti e ingredienti cosmetici.
Il nScrypt ha una configurazione consiste di motori lineari. Il piano XY del sistema può viaggiare in un intervallo di 300 – 1500 mm. Il sistema ha una risoluzione di 10 nm e una precisione di 1 micron. La stampante può anche percorrere 150 – 200 mm nel piano Z. Ci sono opzioni per più teste di stampa in una configurazione.
L’ etere comprende 8 estrusori a siringa pneumatici con un sistema di ritrazione verticale. Ha anche un supporto per siringa riscaldato in alluminio anodizzato con una siringa di vetro da 30 cc. Contiene anche un estrusore a goccioline con microvalvola solenoide accoppiati con un laser a 445 nm.
Il Fabion è un sistema di biostampa a 5 ugelli. Questi ugelli sono programmabili in termini di distribuzione dei materiali. Il principale elemento di differenziazione rispetto ad altri prodotti è il loro specifico materiale biopunto utilizzato per la stampa. La tecnologia combina una varietà di metodi di biofabbricazione. Questi includono l’autoassemblaggio, così come i sistemi di controllo robotici.
Con tutte queste incredibili tecnologie di bioprinter 3D arriva una truffa: la maggior parte di questi prodotti è di qualità industriale e ha cartellini di prezzo elevati. Se uno ha $ 10.000 o $ 100.000 in giro per comprare i suddetti dispositivi, ottimo. Altrimenti, benvenuti nella maggior parte delle realtà. Quindi quali sono le alternative alle persone che vogliono saperne di più su questo particolare biotech. Nei prossimi articoli, discuterò sulla fattibilità delle opzioni di biintingaggio fai-da-te e su come lavorare per creare il proprio bioprinter.