Kaj je bioprinting?

Biotisk je novo področje raziskav in inženiringa, ki vključuje tiskarske naprave, ki odlagajo biološki material. Dolgoročni cilj je, da bi tehnologijo uporabili za ustvarjanje nadomestnih organov ali celo celotnih organizmov iz surovih bioloških materialov.

Danes so biotiskalniki v fazi razvoja in se uporabljajo predvsem kot znanstvena orodja. Manjka jim hitrost in natančne nastavitve, potrebne za komercialno uvajanje, čeprav ta dan morda ni daleč. Prvi biotiskalniki so odlagali kapljice do 100 pikolitrov (za primerjavo, prostornina celice je okoli 3 pikolitre in najboljši brizgalni tiskalniki lahko nanesejo kapljice 1-5 pikolitrov) s hitrostjo več deset tisoč na sekundo. Novejši biotiskalniki lahko z nižjo hitrostjo iztisnejo posamezne celice iz mikropipete.

Biotiskalnik, ki ga je razvil Gabor Forgacs, biofizik na Univerzi v Missouriju v Columbiji, je uporabljal kombinacije “biočrnila” in “biopapirja” za tiskanje kompleksnih 3D struktur, čeprav ne v celični ločljivosti. Tiskalnik s 10,000 pikolitri, ki deluje pri 10 pikah na sekundo (100 kHz), lahko proizvede 60 mikrolitrov tkiva vsako minuto ali 86 mililitrov na dan, količino tkiva, ki bi lahko skoraj napolnila tipično epruveto. Slaba stran 100 pikolitrskega tiskalnika je njegova nizka ločljivost – večina organskih tkiv, ki jih poznamo, zahteva natančno organizacijo na ravni celic, da lahko pravilno deluje.

Ko je Forgacs uporabil pristop mikropipet z enocelično ločljivostjo, so lahko ustvarili funkcionalno, živo tkivo, ki se je obnašalo kot organ, iz katerega izhaja. Ko so na primer uporabili biotiskalnik za odlaganje piščančjih srčnih celic na posodo, so začeli utripati sinhrono. Glede na zelo podroben zemljevid celičnih omrežij v človeškem srcu ni temeljnih ovir med prehodom od tega rudimentarnega biotiskalnika k tistemu, ki v desetletju ali dveh natisne celotne človeške organe.

Biotiskalnike lahko najdemo v celotni znanstveni fantastiki. Na primer, v filmu The Fifth Element ena od glavnih junakinj dobi svoje telo, ki ga ustvari biotiskalnik v uvodnem prizoru filma. Nekateri so celo hvalili biotisk kot možno pot do nesmrtnosti, vendar je to v bližnji prihodnosti dvomljivo zaradi težav pri izogibanju motečim površinskim celicam pri zamenjavi starajočih se notranjih celic.