Биопринтинг

Биопринтинг — тірі жасушалар мен биоматериалдардан үшөлшемді (3D) биологиялық құрылымдарды, соның ішінде тіндер мен ағзалардың үлгілерін жасауға бағытталған заманауи биоинженериялық технология.Murphy, S. V., & Atala, A. (2014). 3D bioprinting of tissues and organs. Nature Biotechnology, 32(8), 773–785. Бұл әдіс дәстүрлі 3D басып шығару принциптеріне негізделгенімен, басты айырмашылығы — тірі жасушаларды қолдануында. Биопринтинг барысында арнайы «биосиялар» пайдаланылады, олардың құрамына жасушалар, гидрогельдер және қоректік орталар кіреді.Gungor-Ozkerim, P. S. et al. (2018). Bioinks for 3D bioprinting: an overview. Biomaterials Science, 6(5), 915–946.

Негізгі мақсат — адамның ағзасына үйлесімді, физиологиялық тұрғыдан белсенді тіндер мен мүшелерді лабораториялық жағдайда жасау.

 Өзектілігі 
Биопринтинг қазіргі таңда трансплантология, регенеративті медицина және фармакологиялық зерттеулер салаларында ең өзекті бағыттардың бірі болып отыр. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының мәліметі бойынша, әлемде ағза ауыстыруды қажет ететін миллиондаған науқастар бар, ал донор тапшылығы — жаһандық мәселе.World Health Organization. (2024). Global observatory on organ donation and transplantation. www.who.int. Биопринтинг бұл проблеманы шешудің инновациялық жолы ретінде қарастырылады, өйткені ол науқастың өз жасушаларынан биологиялық үйлесімді тіндер мен мүшелерді басып шығаруға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, бұл технология дәрілік препараттарды жануарларға сынаусыз, адам тінінің биомоделінде тексеруге жағдай жасайды.Mandrycky, C. et al. (2016). 3D bioprinting for engineering complex tissues. Biotechnology Advances, 34(4), 422–434. Осылайша, биопринтинг медицинаның гуманизациясы мен дәл медицина қағидаттарын дамытуда ерекше орын алады.

 Тарихы және даму кезеңдері 
Биопринтингтің алғашқы тәжірибелері 1980-жылдары жасалған, бірақ нақты технология ретінде ол 2000-жылдардың басында қалыптаса бастады. 2003 жылы американдық зерттеуші Томас Боланд тірі жасушаларды модификацияланған сия бүріккіш принтер арқылы басып шығару идеясын ұсынды.

2010 жылы алғаш рет адам терісінің құрылымын 3D форматта биопринтинг арқылы жасауға қол жеткізілді. Кейінірек жүрек, бауыр және бүйрек тіндерінің қарапайым үлгілері зертханалық жағдайда басылып шығарылды.

2020 жылдары биопринтинг технологиялары жасанды интеллект пен биоматериалдық инженериямен біріге отырып, жеке дара ағзалар мен тіндерді модельдеуге мүмкіндік беріп отыр.Gao, B. et al. (2020). Bioprinting technologies for tissue engineering and regenerative medicine. Advanced Materials, 32(13), 1904203.

 Негізгі технологиялар 
1. Экструзиялық биопринтинг — ең жиі қолданылатын әдіс; ол тұтқыр биосияны қабаттап шығарып, үшөлшемді құрылым түзейді.

2. Inкjet (сия бүріккіш) биопринтинг — төмен тұтқыр ерітінділермен жұмыс істейді және жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді.

3. Лазерлік биопринтинг — лазер импульстарын пайдалана отырып, жасушаларды нақты орналасуына қарай бағыттайды, бұл күрделі тін архитектураларын жасауға мүмкіндік береді.

4. Микроэкструзиялық гибридтік жүйелер — жасушалар мен биоматериалдарды бір мезетте шығарып, күрделі көпқабатты тіндер басып шығара алады.Hospodiuk, M. et al. (2017). The bioink: A comprehensive review on bioprintable materials. Biotechnology Advances, 35(2), 217–239.

 Қолданылу салалары 
Биопринтинг клиникалық медицинада бірнеше бағытта зерттелуде:

 Тіндік     инженерияда: тері,     шеміршек, сүйек және қан тамырлары үлгілерін жасау;
 Фармацевтикада: дәрілік заттардың уыттылығы     мен тиімділігін адам тіндерінің 3D үлгілерінде тексеру;
 Оқыту     және зерттеу:     анатомиялық модельдер дайындап, хирургиялық дайындыққа қолдану.      Жақын болашақта биопринтинг толық функционалды ағзаларды трансплантацияға     дайындау мүмкіндігін қамтамасыз етуі ықтимал.

 Қазіргі зерттеулер және болашағы 
Қазіргі зерттеулер жасушалық өзара әрекеттесуді нақты модельдеу және қан тамырлы тіндер жасау бағытында жүргізілуде.Zhang, Y. S. et al. (2023). Recent progress of 3D printed vascularized tissues and organs. Biomaterials, 294, 122001. Сонымен қатар, науқастың өз дің жасушаларын пайдалану арқылы иммундық сәйкессіздік мәселесін шешу мүмкіндігі қарастырылуда.

CRISPR және жасанды интеллект негізіндегі биопринтинг жүйелері әр тіннің морфологиясын дәл бақылауға мүмкіндік береді. Көптеген ғалымдар болашақта биопринтинг технологиясы клиникалық тәжірибеге толық енеді деп болжайды. Бұл адам өмірін ұзарту мен медициналық көмектің сапасын арттырудағы төңкеріс болмақ.

 Дереккөздер 

Санат:Медицина