Βιοϋλικά, μέθοδοι και εφαρμογές στην μέθοδο της τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing)
Creators: name: Βρύζας, Χρήστος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Βιουλικά
Υδρογέλες
Τρισδιάστατη εκτύπωση
Biomaterials
Hydrogel
3d printing

description: Οι τεχνολογίες τρισδιάστατης (3D) βιοεκτύπωσης με κατάλληλα βιομελάνια είναι δυνητικά σε θέση να κατασκευάσουν τεχνητούς ιστούς ή όργανα με ακριβή έλεγχο. Το βιομελάνι είναι ένα μίγμα βιοϋλικού και ζωντανών κυττάρων, το οποίο αποτελεί βιοϋλικό για τη βιοεκτύπωση. Οι υδροπηκτές είναι οι πιο ελκυστικοί υποψήφιοι βιοϋλικών, επειδή έχουν πολλά παρόμοια χαρακτηριστικά της φυσικής εξωκυτταρικής μήτρας και θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν ένα ιδιαίτερα ενυδατωμένο περιβάλλον για πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Σε αυτόν τον τομέα της βιοκατασκευής, ιδίως στη βιοεκτύπωση, η έλλειψη κατάλληλων υδροπηκτών παραμένει μια σημαντική πρόκληση. Έτσι, η επιλογή κατάλληλων υδροπηκτών για τη βιοεκτύπωση είναι το κλειδί για την εκτύπωση αυτοφερόμενων τρισδιάστατων κατασκευών. Η παρούσα εντρύφηση αποσκοπεί στην παροχή συγκεκριμένων εκτιμήσεων σχετικά με τις σημαντικές ιδιότητες μιας εν δυνάμει βιομελάνης και της παραγόμενης τρισδιάστατης κατασκευής, συμπεριλαμβανομένων των ρεολογικών, διεπιφανειακών, δομικών, βιολογικών και αποικοδομητικών ιδιοτήτων, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για την εκτύπωση σύνθετων και λειτουργικών τρισδιάστατων δομών. Μεταξύ όλων των παραπάνω εκτιμήσεων, η διεπιστημονική συνεισφορά είναι μια από τις σημαντικές εκτιμήσεις για την επιτυχή επίτευξη μιας τρισδιάστατης δομής. Για να καταστεί κατανοητό το ιστορικό, η ανασκόπηση θα παρουσιάσει αρχικά τις τρέχουσες τεχνολογίες για τη βιοεκτύπωση και τους περιορισμούς τους. Στη συνέχεια, θα ακολουθήσει περίληψη και παρουσίαση ορισμένων συχνά χρησιμοποιούμενων υδροπηκτών για τη βιοεκτύπωση, καθώς και των αντίστοιχων περιορισμών τους. Οι ενδιαφερόμενοι στο πεδίο αυτό της έρευνας θα ενημερωθούν για τους σημερινούς περιορισμούς και τα επιτεύγματα στην τρισδιάστατη βιοεκτύπωση. Αυτή η εργασία και προσπάθεια έχει τελικά ως στόχο να βοηθήσει στην κατανόηση της διαδικασίας επιλογής ή ανάπτυξης κατάλληλων βιομελανιών για την επιτυχή βιοεκτύπωση τρισδιάστατων κατασκευών για κάθε εφαρμογή και κάθε διαθέσιμο εξοπλισμό στο μέλλον.
description: Through the use of the right bioinks, three-dimensional (3D) bioprinting technology may be able to precisely construct artificial tissues or organs. A starting mixture for bioprinting is a blend of living cells and biomaterial, called bioink. Because they have many characteristics with the natural extracellular matrix and may also offer a highly hydrated environment for cell growth, hydrogels are the most alluring choices for biomaterials. Unfortunately, the absence of appropriate hydrogels continues to be a significant obstacle in this area of bio-fabrication, notably in bioprinting. To print 3D constructions that are self-supporting, it is therefore essential to select the right hydrogels for bioprinting. This in-depth review aims to provide the specific considerations about the critical rheological, interfacial, structural, biological, and degradation properties of a potential bioink and the associated generated 3D construct, which are essential for printing complex and functional 3D structures. Interdisciplinarity is one of the key factors in successfully obtaining a 3D structure, among all of the aforementioned factors. The present effort will initially outline the current bioprinting methods, together with their advantages and disadvantages, so as to help the active researcher in the field get a better knowledge of the area and the associated problems. A description and analysis of various popular hydrogels for bioprinting, along with a discussion of their flaws, will follow. That way, the present 3D bioprinting successes and limits will set the basis for moving forward in the future. In the end, this effort hopes to aid in the comprehension of the selection process, encourage future researchers to envision, design and create appropriate bioinks for effectively bioprinting 3D constructions for various applications, while concurrently assimilate current tools and processes thereby formulating the future in the field.