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바이오 프린팅 (3D 바이오 프린팅이라고도 함)은 신체의 자연 조직, 뼈 및 혈관을 모방하는 부분을 복제하기 위해 3D 프린팅과 생체 재료를 결합한 것입니다. 주로 약물 연구와 관련하여 사용되며 가장 최근에는 손상된 인대 및 관절을 복구하는 데 도움이되는 세포 스캐 폴드로 사용됩니다. Bioprinting은 2007 년부터 의학에서 사용되었으며 신체의 거의 모든 조직, 연골 및 장기를 연구하거나 재생산하는 데 사용되었습니다.Bioprinting 작동 원리
3D 프린터는 인쇄되는 모든 것에 깊이를 제공 할 수 있으며, 바이오 프린터는 살아있는 세포, 합성 접착제, 콜라겐 스캐 폴드와 같은 생체 재료를 층으로 배포하여 물체를 만듭니다. 이 과정을 적층 제조라고합니다. 프린터에 공급 된 재료는 3D 개체를 만들기 위해 나오면서 굳어집니다.
하지만 재료를 3D 프린터에 넣고 버튼을 누르는 것만 큼 간단하지는 않습니다. 적층 제조 단계에 도달하기 위해 프린터는 생성하려는 항목에 대한 컴퓨터 생성 이미지 인 청사진을 받아야합니다. 그런 다음 프린터에 공급되는 개체에 사용하려는 재료입니다. 프린터는 사용자가 제공 한 디지털 파일을 읽고 레이어로 제공 한 재료를 인쇄하여 원하는 개체를 다시 만듭니다. 각 층은 냉각되고 서로 달라 붙어 (콜라겐, 접착제 또는 경우에 따라 세포 자체 덕분에) 단단하고 안정적인 하나의 조각을 만듭니다.
살아있는 세포 (일반적으로 바이오 잉크라고 함)가 바이오 프린터에 공급되도록하기 위해 연구자들이 취할 수있는 경로가 많이 있습니다. 첫째, 바이오 프린팅 대상 환자로부터 직접 가져올 수 있습니다. 또는 연구 목적으로 사용하거나 환자 자신의 세포를 사용할 수없는 경우 조직 재생을 위해 바이오 프린팅에 필요한 세포 유형에 맞게 조작 할 수 있으므로 성체 줄기 세포를 사용할 수 있습니다.
바이오 프린터가 사용하는 청사진은 종종 환자의 스캔입니다. 이를 통해 바이오 프린터는 스캔을 참조하고 조직을 구축하거나 인쇄하기 위해 얇고 정밀한 층을 사용하여 조직을 재현 할 수 있습니다.
칩에 바이오 프린팅
현재 과학 및 의료 커뮤니티에서 3D 바이오 프린팅이 사용되는 방식 중 하나는 재생 의학을 테스트하는 것입니다. 하버드의 Wyss 연구소에서 연구원들은 칩에 인쇄 된 살아있는 인간 세포의 혈관 조직을 생성 할 수있는 3D 바이오 프린터를 개발했습니다. 그들은이 조직을 칩에 사용하여 혈관 채널에 연결하여 연구에서 조직에 영양소를 제공하여 성장과 발달을 모니터링 할 수 있습니다.
칩에서 조직을 성장시키는 능력은 연구자들이 재생 의학과 약물 검사의 새로운 기술을 조사하는 데 도움이됩니다. 3D 바이오 프린터를 사용함으로써 연구원들은 칩을 만드는 다양한 방법을 조사 할 수 있습니다. 한 가지 성과는 연구 및 데이터 수집 목적을위한 센서로 칩에 하트를 만드는 것이 었습니다. 이전에 동물 실험이나 기타 조치가 필요했을 수 있습니다.
Bioprinting 및 뼈 이식
의학을 실천할 때 인간 크기에 맞게 크기가 조정 된 생체 인쇄 장기를 만드는 데는 여전히 많은 것을 배우고 테스트해야합니다. 그러나 뼈와 뼈를 둘러싼 관절의 문제를 해결하기 위해 뼈 이식 영역과 같이 상당한 단계가 이루어지고 있습니다.
가장 주목할만한 진전은 웨일즈에있는 스완 지 대학교의 연구자들로부터 나옵니다. 팀의 바이오 프린터는 재생성 및 내구성있는 재료를 사용하여 필요한 특정 모양의 인공 뼈 재료를 만들 수 있습니다. 아일랜드 더블린에있는 AMBER Science Foundation Ireland와 Trinity College의 연구원들은 종양 절제, 외상, 감염 및 유전 적 뼈 기형으로 인한 결함을 해결하기 위해 뼈 재료의 3D 바이오 프린팅을 지원하는 프로세스를 만들었습니다.
영국 노팅엄 대학교는 또한이 의학 분야에서 이득을 얻었으며, 그들이 대체하고있는 뼈의 사본을 바이오 프린팅하고 줄기 세포로 코팅했습니다. 비계는 신체 내부에 배치됩니다. 시간이 지남에 따라 줄기 세포의 도움으로 완전히 새로운 뼈로 대체됩니다.
Bioprinting 및 재생 피부 및 조직
피부는 기계가 인쇄 할 때 레이어링 할 수 있기 때문에 바이오 프린팅을위한 성공적인 의학 분야입니다. 피부는 각 층 내에 다른 세포로 구성된 다층 기관이기 때문에 연구자들은 시간이 지남에 따라 바이오 프린팅이 진피 및 표피와 같은 피부 층을 재현하는 데 도움이 될 수 있기를 희망합니다.
노스 캐롤라이나에있는 웨이크 포레스트 의과 대학의 연구원들은 상처 치료와 치유를 돕기 위해 수확 할 손상되지 않은 피부가 충분하지 않은 화상 피해자와 관련하여이 문제를 면밀히 조사하고 있습니다. 이 경우 바이오 프린터는 스캐너에서 환자의 상처 정보 (필요한 깊이 및 세포 유형 포함)를 가져 와서 환자에게 사용할 수있는 새로운 피부를 만듭니다.
펜실베니아 주립 대학에서 연구자들은 연골을 생성하여 무릎과 신체의 마모로 인해 일반적으로 마모되는 기타 부위뿐만 아니라 장기 건강에 필수적인 피부 및 기타 신경계 조직을 복구하는 데 도움이되는 3D 바이오 프린팅을 연구하고 있습니다. .
Bioprinting 혈관
바이오 프린터를 사용하여 혈관을 재생하는 능력은 혈관을 환자에게 직접 이식 할 수있을뿐만 아니라 약물 검사 및 개인 맞춤 의약품에도 도움이됩니다. Brigham and Women ’s Hospital의 연구원들은 혈관 역할을하는 아가 로스 섬유를 인쇄하여이 의학 분야에서 이익을 얻었습니다. 연구진은 이러한 생체 인쇄 혈관이 기존 구조 주변에서 용해되기보다는 이동하고 더 큰 네트워크를 형성 할 수있을만큼 강하다는 것을 발견했습니다.
Verywell의 한마디
바이오 프린팅에서 비롯된 연구는 매혹적이며 뼈, 피부, 혈관, 연골, 심지어 장기까지 바이오 프린트 할 수있는 능력에서 얻은 지식과 이득이 크게 발전했지만 많은 발전이 이루어지고 있습니다. 이러한 관행 중 의학에 적용됩니다.
그러나 일부는 다른 것보다 빨리 준비 될 수 있습니다. 바이오 프린팅의 경우와 피부 연구원은 전투에서 심한 화상을 입은 병사들을 위해 5 년 이내에 과학을 준비하기를 희망합니다. 인간이 사용할 장기를 재현하는 것과 같은 바이오 프린팅의 다른 영역은 여전히 개발할 방법이 있습니다.
신체의 과정을 모방하고 신체의 더 큰 시스템 내에서 특정 약물의 상호 작용을 관찰 할 때 바이오 프린팅은 데이터를 수집하는 문을 열었으며 인체가 특정 물질과 상호 작용하는 방식을 비 침습적 인 방법으로 볼 수 있습니다. 환자를위한 더 개인화 된 약과 부작용이 적습니다.