stringtranslate.com

3D-биопечать

Различные модели 3D-печатных тканей и органов

Трехмерная ( 3D ) биопечать — это использование методов, подобных 3D-печати, для объединения клеток , факторов роста , биочернил и биоматериалов для изготовления функциональных структур, которые традиционно использовались для тканевой инженерии , но в последнее время наблюдается повышенный интерес к другим приложениям, таким как биосенсорика и восстановление окружающей среды . [1] [2] [3] Как правило, 3D-биопечать использует послойный метод для нанесения материалов, известных как биочернила, для создания тканеподобных структур, которые впоследствии используются в различных областях медицины и тканевой инженерии. [4] [5] [6] 3D-биопечать охватывает широкий спектр методов биопечати и биоматериалов. В настоящее время биопечать может использоваться для печати моделей тканей и органов, чтобы помочь в исследовании лекарств и потенциальных методов лечения. [7] Тем не менее, перевод биопечатных живых клеточных конструкций в клиническое применение сталкивается с рядом проблем из-за сложности и количества клеток, необходимых для создания функциональных органов. [8] Однако инновации охватывают биопечать внеклеточного матрикса и смешивание клеток с гидрогелями, нанесенными слой за слоем, для получения желаемой ткани. [9] Кроме того, 3D-биопечать начала включать печать каркасов, которые можно использовать для регенерации суставов и связок. [10] Помимо этого, 3D-биопечать в последнее время используется в приложениях по восстановлению окружающей среды, включая изготовление функциональных биопленок , в которых размещаются функциональные микроорганизмы, способные облегчить удаление загрязняющих веществ. [11]

Процесс

Биопечать 3D-извитых проксимальных почечных канальцев на перфузируемых чипах

3D-биопечать обычно состоит из трех этапов: предварительная биопечать, биопечать и пост-биопечать. [12] [13]

До биопечати

Предварительная биопечать — это процесс создания модели, которую позже создаст принтер, и выбор материалов, которые будут использоваться. Одним из первых шагов является получение биопсии органа для взятия образцов клеток. Распространенными технологиями, используемыми для биопечати, являются компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). Для послойной печати на изображениях выполняется томографическая реконструкция . Теперь уже двухмерные изображения затем отправляются на принтер для изготовления. После создания изображения определенные клетки изолируются и размножаются. [12] Затем эти клетки смешиваются со специальным сжиженным материалом, который обеспечивает кислород и другие питательные вещества для поддержания их жизни. Эта агрегация клеток не требует каркаса и необходима для размещения в трубчатом слиянии тканей для таких процессов, как экструзия. [14] : 165 

Биопечать

На втором этапе жидкие смеси клеток, матрицы и питательных веществ, известные как биочернила, помещаются в картридж принтера и наносятся с использованием медицинских сканов пациентов. [15] Когда биопечатная предварительная ткань переносится в инкубатор, эта клеточная предварительная ткань созревает в ткань.

3D-биопечать для изготовления биологических конструкций обычно включает в себя распределение клеток на биосовместимом каркасе с использованием последовательного послойного подхода для создания тканеподобных трехмерных структур. [16] Было показано, что искусственные органы, такие как печень и почки, изготовленные с помощью 3D-биопечать, не имеют важных элементов, которые влияют на организм, таких как рабочие кровеносные сосуды, канальцы для сбора мочи и рост миллиардов клеток, необходимых для этих органов. Без этих компонентов организм не имеет возможности получать необходимые питательные вещества и кислород глубоко внутри себя. [16] Учитывая, что каждая ткань в организме естественным образом состоит из разных типов клеток, многие технологии печати этих клеток различаются по своей способности обеспечивать стабильность и жизнеспособность клеток в процессе производства. Некоторые из методов, которые используются для 3D-биопечать клеток, - это фотолитография , магнитная 3D-биопечать , стереолитография и прямая экструзия клеток. [14] : 196 

Пост-биопечать

Процесс постбиопечати необходим для создания стабильной структуры из биологического материала. Если этот процесс не поддерживается должным образом, механическая целостность и функция 3D-печатного объекта находятся под угрозой. [12] Для поддержания объекта необходимы как механические, так и химические стимуляции. Эти стимуляции посылают сигналы клеткам для управления ремоделированием и ростом тканей. Кроме того, в недавних разработках биореакторные технологии [17] позволили быстро созревать тканям, васкуляризировать ткани и обеспечить способность выживать при трансплантации. [13]

Биореакторы работают либо для обеспечения конвективного транспорта питательных веществ, создавая микрогравитационные среды, изменяя давление, заставляя раствор течь через клетки, либо добавляя сжатие для динамической или статической нагрузки. Каждый тип биореактора идеально подходит для различных типов тканей, например, компрессионные биореакторы идеально подходят для хрящевой ткани. [14] : 198 

Подход биопечати

Исследователи в этой области разработали подходы для производства живых органов, которые сконструированы с соответствующими биологическими и механическими свойствами. 3D-биопечать основана на трех основных подходах: биомимикрия, автономная самосборка и мини-тканевые строительные блоки. [18]

Биомимикрия

Первый подход биопечати называется биомимикрией. Основная цель этого подхода — создание изготовленных структур, идентичных естественной структуре, которая находится в тканях и органах человеческого тела. Биомимикрия требует дублирования формы, каркаса и микросреды органов и тканей. [19] Применение биомимикрии в биопечати включает создание как идентичных клеточных, так и внеклеточных частей органов. Чтобы этот подход был успешным, ткани должны быть воспроизведены в микромасштабе. Поэтому необходимо понимать микросреду, природу биологических сил в этой микросреде, точную организацию функциональных и поддерживающих типов клеток, факторы растворимости и состав внеклеточного матрикса. [18]

Автономная самосборка

Второй подход биопечати — автономная самосборка. Этот подход основан на физическом процессе развития эмбрионального органа в качестве модели для репликации интересующих тканей. [19] Когда клетки находятся на ранней стадии развития, они создают свой собственный внеклеточный матричный строительный блок, правильную клеточную сигнализацию и независимое расположение и паттернирование для обеспечения требуемых биологических функций и микроархитектуры. [18] Автономная самосборка требует конкретной информации о методах развития тканей и органов эмбриона. [19] Существует модель «без каркасов», которая использует самособирающиеся сфероиды, которые подвергаются слиянию и клеточному расположению, чтобы напоминать развивающиеся ткани. Автономная самосборка зависит от клетки как от фундаментального драйвера гистогенеза, направляющего строительные блоки, структурные и функциональные свойства этих тканей. Она требует более глубокого понимания того, как развиваются механизмы эмбриональных тканей, а также микросреды, окружающей создание биопечатных тканей. [18]

Мини-салфетка

Третий подход биопечати представляет собой комбинацию подходов биомимикрии и самосборки, называемых мини-тканями. Органы и ткани строятся из очень маленьких функциональных компонентов. Подход мини-тканей берет эти маленькие части и организует их в более крупную структуру. [19] [18]

Классификация биопринтеров

3D-биопринтер

Подобно обычным чернильным принтерам, биопринтеры состоят из трех основных компонентов. Это используемое оборудование, тип биочернил и материал, на котором они печатаются (биоматериалы). [12] Биочернила — это материал, изготовленный из живых клеток, который ведет себя как жидкость, что позволяет людям «печатать» им, чтобы создать желаемую форму. Для изготовления биочернил ученые создают суспензию клеток, которую можно загрузить в картридж и вставить в специально разработанный принтер вместе с другим картриджем, содержащим гель, известный как биобумага». [20] В биопечати используются три основных типа принтеров. Это струйные, лазерные и экструзионные принтеры. Струйные принтеры в основном используются в биопечати для быстрой и крупномасштабной продукции. Один тип струйного принтера, называемый струйным принтером drop-on-demand, печатает материалы в точных количествах, минимизируя затраты и отходы. [21] Принтеры, использующие лазеры, обеспечивают печать с высоким разрешением; однако эти принтеры часто стоят дорого. Экструзионные принтеры печатают клетки слой за слоем, как и 3D-печать, для создания 3D-конструкций. Помимо просто клеток, экструзионные принтеры могут также использовать гидрогели, наполненные клетками. [12]

На основе экструзии

Печать на основе экструзии является очень распространенной техникой в ​​области 3D-печати, которая подразумевает выдавливание или продавливание непрерывного потока расплавленного твердого материала или вязкой жидкости через своего рода отверстие, часто сопло или шприц. [22] Когда дело доходит до биопечати на основе экструзии, существует четыре основных типа экструзии. Это пневматическая, поршневая, винтовая и эксцентриковая винтовая (также известная как прогрессирующий винтовой насос). Каждый метод экструзии имеет свои преимущества и недостатки. Пневматическая экструзия использует сжатый воздух для продавливания жидких биочернил через осадительный агент. Воздушные фильтры обычно используются для стерилизации воздуха перед его использованием, чтобы гарантировать, что воздух, проталкивающий биочернила, не загрязнен. [23] Поршневая экструзия использует поршень, соединенный с направляющим винтом. Линейное движение поршня выдавливает материал из сопла. Винтовая экструзия использует шнековый винт для выдавливания материала с помощью вращательного движения. [24] Устройства с винтовым приводом позволяют использовать материалы с более высокой вязкостью и обеспечивают больший объемный контроль. [22] Системы с эксцентриковым винтовым приводом позволяют гораздо более точно наносить материалы с низкой и высокой вязкостью благодаря самоуплотняющимся камерам в экструдере. [25] После печати многим материалам требуется этап сшивания для достижения желаемых механических свойств конструкции, что может быть достигнуто, например, с помощью обработки химическими агентами или фотосшивателями.

Прямая экструзия является одним из наиболее распространенных методов биопечати на основе экструзии, в котором сила давления направляет биочернила вытекать из сопла и напрямую печатать каркас без какой-либо необходимости литья. [26] Сами биочернила для этого подхода могут представлять собой смесь полимерных гидрогелей, природных материалов, таких как коллаген , и живых клеток, взвешенных в растворе. [26] Таким образом, каркасы можно культивировать после печати и без необходимости дальнейшей обработки для клеточного засевания. Некоторый акцент в использовании методов прямой печати основан на использовании коаксиальных сопловых узлов или коаксиальной экструзии. Коаксиальная настройка сопла позволяет осуществлять одновременную экструзию нескольких материалов биочернил, способных создавать многослойные каркасы за один этап экструзии. [27] Разработка трубчатых структур показала, что слоистая экструзия, достигаемая с помощью этих методов, желательна для радиальной изменчивости характеристик материала, которую она может предложить, поскольку коаксиальное сопло обеспечивает внутреннюю и внешнюю трубку для потока биочернил. [27] Методы непрямой экструзии для биопечати скорее требуют печати базового материала из гидрогелей, нагруженных клетками, но в отличие от прямой экструзии содержат жертвенный гидрогель, который можно легко удалить после печати с помощью термической или химической экстракции. [28] Оставшаяся смола затвердевает и становится желаемой 3D-печатной конструкцией.

На основе лазера

Биопечать на основе лазера можно разделить на два основных класса: основанные на технологиях переноса клеток или фотополимеризации . При лазерной печати с переносом клеток лазер стимулирует связь между поглощающим энергию материалом (например, золотом, титаном и т. д.) и биочернилами. Этот «донорский слой» испаряется под воздействием лазерного излучения, образуя пузырек из слоя биочернил, который осаждается из струи. [29] Методы фотополимеризации скорее используют фотоинициированные реакции для затвердевания чернил, перемещая траекторию луча лазера, чтобы вызвать образование желаемой конструкции. Определенные частоты лазера в сочетании с реакциями фотополимеризации могут быть выполнены без повреждения клеток в материале.

Моделирование фиксированных отложений

В этой форме печати остатки пластика расплавляются и наслаиваются по отдельности в секциях для создания желаемой формы. Нейлон и ПВА являются примерами биоматериалов, используемых в этом методе. Эта техника чаще всего используется для проектирования прототипов для протезирования и строительства хрящей. [30]

Струйный

Другая форма биопечати включает струйный принтер, который в основном используется в биомедицинских условиях. Этот метод печатает подробные белки и нуклеиновые кислоты. [30] Гидрогели обычно выбирают в качестве биочернил. Клетки могут быть напечатаны на выбранной поверхности носителя для пролиферации и, в конечном итоге, дифференциации. Недостатком этого метода печати является способность биочернил, таких как гидрогели, засорять печатающее сопло из-за их высокой вязкости. [30] Идеальная струйная биопечать подразумевает использование низкой вязкости полимера (в идеале ниже 10 сантипуаз), низкой плотности клеток (<10 миллионов клеток/мл) и низкой структурной высоты (<10 миллионов клеток/мл). [31]

Дополнительные методы печати

Существует несколько других методов биопечати, которые используются реже. Биопечать на основе капель — это метод, при котором смесь биочернил из клеток и/или гидрогелей помещается в капли в точных положениях. Наиболее распространенными среди этого подхода являются термические и пьезоэлектрические методы «капля по требованию». [32] Этот метод биопечати часто используется экспериментально с моделями рака легких и яичников. [33] Термические технологии используют кратковременные сигналы для нагрева биочернил, вызывая образование небольших пузырьков, которые выбрасываются. Пьезоэлектрическая биопечать использует кратковременный ток, подаваемый на пьезоэлектрический привод , который вызывает механическую вибрацию, способную выбрасывать небольшую каплю биочернил через сопло. Важным аспектом изучения подходов к биопечати на основе капель является учет механического и термического напряжения, которое клетки испытывают в биочернилах вблизи кончика сопла при их выдавливании.

Значение выбора биочернил

Биочернила являются важнейшими компонентами процесса биопечати. ​​Они состоят из живых клеток и ферментных добавок для создания среды, которая поддерживает биологические потребности напечатанной ткани. [34] Среда, создаваемая биочернилами, позволяет клетке прикрепляться, расти и дифференцироваться во взрослую форму. [34] Инкапсулирующие клетки гидрогели используются в методах биопечати, основанных на экструзии, в то время как желатин МетакрилоилЖелатин Метакрилон (GelMA) и биочернила, состоящие из бесклеточных веществ, чаще всего используются в методах тканевой инженерии, требующих перекрестного сшивания и точной структурной целостности. [34] Для биочернил важно помочь воспроизвести внешнюю среду клеточного матрикса, в которой клетка будет естественным образом существовать.

Приложения

Тканевая инженерия

3D-биопечать может использоваться для реконструкции тканей из различных областей тела. Предшественником внедрения 3D-печати в здравоохранение стала серия испытаний, проведенных исследователями из Бостонской детской больницы. Команда вручную изготовила сменные мочевые пузыри для семи пациентов, построив каркасы, а затем наслаивая на каркасы клетки пациентов и позволяя им расти. Испытания прошли успешно, поскольку пациенты оставались в добром здравии в течение 7 лет после имплантации, что побудило научного сотрудника по имени Энтони Атала, доктора медицины, искать способы автоматизации процесса. [35] Пациентов с терминальной стадией заболевания мочевого пузыря теперь можно лечить с помощью биоинженерных тканей мочевого пузыря для восстановления поврежденного органа. [36] Эту технологию также потенциально можно применять к костям, коже, хрящам и мышечной ткани. [37] Хотя одной из долгосрочных целей технологии 3D-биопечать является реконструкция целого органа, а также минимизация проблемы нехватки органов для трансплантации. [38] Было мало успехов в биопечати полностью функциональных органов, таких как печень, кожа, мениск или поджелудочная железа. [39] [40] [41] В отличие от имплантируемых стентов, органы имеют сложную форму и их значительно сложнее биопечатать. Биопечатное сердце, например, должно не только соответствовать структурным требованиям, но и требованиям васкуляризации, механической нагрузки и распространения электрического сигнала. [42] В 2022 году был зарегистрирован первый успех клинического испытания 3D-биопечатного трансплантата, изготовленного из собственных клеток пациента, внешнего уха для лечения микротии [43] . [44]

3D-биопечать вносит значительный вклад в развитие медицинской области тканевой инженерии , позволяя проводить исследования инновационных материалов, называемых биоматериалами . Некоторые из наиболее известных биоинженерных веществ обычно прочнее, чем обычные телесные материалы, включая мягкие ткани и кости. Эти компоненты могут выступать в качестве будущих заменителей, даже улучшений, для исходных материалов тела. Кроме того, Агентство по снижению угроз обороны США стремится печатать мини-органы, такие как сердца, печень и легкие, как потенциал для более точного тестирования новых лекарств и, возможно, устранения необходимости тестирования на животных. [15]

Культивированное мясо

Такое похожее на стейк мясо может смягчить проблемы воздействия мясной промышленности на окружающую среду и благополучия животных .

Биопечать также может использоваться для культивированного мяса . В 2021 году было получено похожее на стейк культивированное мясо, состоящее из трех типов волокон бычьих клеток. Говядина, похожая на вагю, имеет структуру, похожую на оригинальное мясо. [45] [46] Эта технология обеспечивает альтернативу естественным методам заготовки мяса, если животноводческая отрасль страдает от болезней. Кроме того, она обеспечивает возможное решение для снижения воздействия животноводческой отрасли на окружающую среду.

Биоремедиация

Биоремедиация использует микроорганизмы или, в последнее время, материалы биологического происхождения, такие как ферменты , биокомпозиты , биополимеры или наночастицы , для биохимического разложения загрязняющих веществ в безвредные вещества, что делает ее экологически чистой и экономически эффективной альтернативой; 3D-биопечать облегчает изготовление функциональных структур с использованием этих материалов, которые улучшают процессы биоремедиации, что приводит к значительному интересу к применению 3D-биопечатных конструкций для улучшения биоремедиации. [3]

Биопленки

Биопечать биопленок использует те же методы, что и другая биопечать. Часто биопленка начинается с экструзии полисахарида для обеспечения структуры для роста биопленки. Примером одного из таких полисахаридов является альгинат. Структура альгината может иметь микробы, встроенные в структуру. [47] Гидрогели также могут использоваться для содействия формированию функциональных биопленок. [2] Биопленки трудно анализировать в лабораторных условиях из-за сложной структуры и времени, необходимого для формирования функциональной биопленки. Биопленки 3D-биопечати позволяют нам пропустить определенные процессы и облегчают анализ функциональных биопленок. [47] Толщина биопленки , с которой печатается, изменяет функциональность из-за диффузии питательных веществ и кислорода. Более толстые биопленки, напечатанные на 3D-принтере, будут естественным образом выбирать анаэробов, например. [48]

Биопленки способны к восстановлению в естественной среде, что предполагает наличие потенциала в отношении использования 3D-биопечатных биопленок в восстановлении окружающей среды . [49] Микробы способны разлагать широкий спектр химикатов и металлов, и предоставление структуры для процветания этих микробов, такой как структуры биопленки, является полезным. [50] Искусственные биопленки защищают микробы от опасностей окружающей среды, одновременно способствуя передаче сигналов и общему взаимодействию микробов. [51] 3D-биопечать позволяет размещать функциональные микроорганизмы в структурах, которые обеспечивают механическую стабильность и защищают их от условий окружающей среды. [11] [3] Большая площадь контакта, обеспечиваемая 3D-печатными структурами по сравнению с обычными экологическими структурами, обеспечивает более эффективное удаление загрязняющих веществ. [11] [3]

Будущее использование

Биопечать также может найти применение в будущем для очистки сточных вод и контроля коррозии. [47] Когда люди контактируют с биопленками окружающей среды, возможно возникновение инфекций и долгосрочных опасностей для здоровья. [51] Проникновение антибиотиков и их распространение в биопленке — это область исследований, которая может извлечь пользу из методов биопечати для дальнейшего изучения влияния биопленок окружающей среды на здоровье человека. [11] Биопленочная печать требует дальнейших исследований из-за ограниченного количества опубликованных данных и сложных протоколов.

Смотрите также

Найдите информацию о биопечати в Викисловаре, бесплатном словаре.

Ссылки

  1. ^ Murphy SV, Atala A (август 2014). «3D-биопечать тканей и органов». Nature Biotechnology . 32 (8): 773–785. doi :10.1038/nbt.2958. ISSN  1546-1696. PMID  25093879. S2CID  22826340.
  2. ^ ab Lehner BA, Schmieden DT, Meyer AS (1 марта 2017 г.). «Простой подход к 3D-бактериальной печати». ACS Synthetic Biology . 6 (7): 1124–1130. doi :10.1021/acssynbio.6b00395. ISSN  2161-5063. PMC 5525104. PMID  28225616 . 
  3. ^ abcd Finny AS (8 февраля 2024 г.). «3D-биопечать в биоремедиации: всесторонний обзор принципов, приложений и будущих направлений». PeerJ . 12 : e16897. doi : 10.7717/peerj.16897 . PMC 10859081 . PMID  38344299. S2CID  267586847. 
  4. ^ Уоррен Д., Томаскович-Крук Э., Уоллес Г.Г., Крук Дж.М. (2021). «Инженерия аналогов нервной ткани человека in vitro с помощью 3D-биопечати и электростимуляции». APL Bioengineering . 5 (2). doi :10.1063/5.0032196. PMC 8019355 . 
  5. ^ Roche CD, Brereton RJ, Ashton AW, Jackson C, Gentile C (2020). «Текущие проблемы трехмерной биопечати тканей сердца для кардиохирургии». Европейский журнал кардиоторакальной хирургии . 58 (3): 500–510. doi : 10.1093/ejcts/ezaa093 . PMC 8456486. PMID  32391914 . 
  6. ^ Chimene D, Lennox KK, Kaunas RR, Gaharwar AK (2016). «Усовершенствованные биочернила для 3D-печати: перспективы материаловедения». Annals of Biomedical Engineering . 44 (6): 2090–2102. doi :10.1007/s10439-016-1638-y. PMID  27184494. S2CID  1251998.
  7. ^ Hinton TJ, Jallerat Q, Palchesko RN, Park JH, Grodzicki MS, Shue HJ и др. (октябрь 2015 г.). «Трехмерная печать сложных биологических структур с помощью обратимого встраивания суспензионных гидрогелей свободной формы». Science Advances . 1 (9): e1500758. Bibcode :2015SciA....1E0758H. doi :10.1126/sciadv.1500758. PMC 4646826 . PMID  26601312. 
  8. ^ Murphy SV, De Coppi P, Atala A (апрель 2020 г.). «Возможности и проблемы трансляционной 3D-биопечати». Nature Biomedical Engineering . 4 (4): 370–380. doi :10.1038/s41551-019-0471-7. ISSN  2157-846X. PMID  31695178. S2CID  207912104.
  9. ^ Roche CD, Sharma P, Ashton AW, Jackson C, Xue M, Gentile C (2021). «Печатаемость, долговечность, сократимость и формирование сосудистой сети в 3D-биопечатных сердечных эндотелиальных клетках с использованием альгинат-желатиновых гидрогелей». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 9 : 110. doi : 10.3389/fbioe.2021.636257 . PMC 7968457. PMID  33748085. 
  10. ^ Накашима Ю, Оказак К, Накаяма К, Окада С, Мизу-учи Х (январь 2017 г.). «Заболевания костей и суставов в настоящем и будущем». Фукуока Игаку Засси = Хукуока Акта Медика . 108 (1): 1–7. ПМИД  29226660.
  11. ^ abcd Zhao T, Liu Y, Wu Y, Zhao M, Zhao Y (1 декабря 2023 г.). «Управляемая и биосовместимая технология 3D-биопечати для микроорганизмов: фундаментальные, экологические приложения и проблемы». Biotechnology Advances . 69 : 108243. doi : 10.1016/j.biotechadv.2023.108243. ISSN  0734-9750. PMID  37647974. S2CID  261383630.
  12. ^ abcde Shafiee A, Atala A (март 2016 г.). «Технологии печати для медицинских приложений». Тенденции в молекулярной медицине . 22 (3): 254–265. doi :10.1016/j.molmed.2016.01.003. PMID  26856235.
  13. ^ ab Ozbolat IT (июль 2015 г.). «Биопечать масштабных конструкций тканей и органов для трансплантации». Тенденции в биотехнологии . 33 (7): 395–400. doi :10.1016/j.tibtech.2015.04.005. PMID  25978871.
  14. ^ abc Chua CK, Yeong WY (2015). Биопечать: принципы и применение. Сингапур: World Scientific Publishing Co. ISBN 9789814612104.
  15. ^ ab Cooper-White M (1 марта 2015 г.). «Как 3D-печать может положить конец смертельной нехватке донорских органов». Huffpost Science . TheHuffingtonPost.com, Inc . Получено 17 февраля 2016 г. .
  16. ^ ab Harmon K (2013). "Сладкое решение для замены органов" (PDF) . Scientific American . 308 (4): 54–55. Bibcode :2013SciAm.308d..54H. doi :10.1038/scientificamerican0413-54. Архивировано из оригинала (PDF) 17 февраля 2016 г. . Получено 17 февраля 2016 г. .
  17. ^ Сингх Д., Томас Д. (апрель 2019 г.). «Достижения в области медицинских полимерных технологий на пути к панацее в производстве сложных трехмерных тканей и органов». Американский журнал хирургии . 217 (4): 807–808. doi : 10.1016/j.amjsurg.2018.05.012. PMID  29803500. S2CID  44091616.
  18. ^ abcde Murphy SV, Atala A (август 2014). "3D-биопечать тканей и органов". Nature Biotechnology . 32 (8): 773–85. doi :10.1038/nbt.2958. PMID  25093879. S2CID  22826340.
  19. ^ abcd Atala A, Yoo J (2015). «Биопечать: 3D-печать оживает». Manufacturing Engineering Suppl . ProQuest  1678889578.
  20. ^ Manappallil JJ (2015). Основные стоматологические материалы. JP Medical Ltd. ISBN 9789352500482.
  21. ^ "Технология 3D-печати на службе здоровья". healthyeve . Архивировано из оригинала 14 сентября 2016 г. Получено 4 августа 2016 г.
  22. ^ ab Lepowsky E, Muradoglu M, Tasoglu S (2018). «На пути к сохранению жизнеспособности клеток после печати и улучшению разрешения: прошлое, настоящее и будущее теории 3D-биопечати» (PDF) . Биопечать . 11 : e00034. doi :10.1016/j.bprint.2018.e00034. ISSN  2405-8866. S2CID  69929012 – через Elsevier Science Direct.
  23. ^ Gu Z, Fu J, Lin H, He Y (сентябрь 2020 г.). «Развитие 3D-биопечати: от методов печати до биомедицинских приложений». Азиатский журнал фармацевтических наук . 15 (5): 529–557. doi :10.1016/j.ajps.2019.11.003. PMC 7610207. PMID  33193859 . 
  24. ^ Derakhshanfar S, Mbeleck R, Xu K, Zhang X, Zhong W, Xing M (июнь 2018 г.). «3D-биопечать для биомедицинских устройств и тканевой инженерии: обзор последних тенденций и достижений». Биоактивные материалы . 3 (2): 144–156. doi : 10.1016/j.bioactmat.2017.11.008 . PMC 5935777. PMID  29744452 . 
  25. ^ Фиш П., Холуб М., Зеноби-Вонг М. (1 января 2021 г.). «Повышенная точность и аккуратность биопечати с помощью прогрессивного полостного насоса-управляемой экструзии». Биофабрикация . 13 (1): 015012. doi : 10.1088/1758-5090/abc39b. hdl : 20.500.11850/458795 . ISSN  1758-5082. PMID  33086207. S2CID  212778036.
  26. ^ ab Datta P, Ayan B, Ozbolat IT (март 2017 г.). «Биопечать для биофабрикации сосудистых и васкуляризированных тканей». Acta Biomaterialia . 51 : 1–20. doi : 10.1016/j.actbio.2017.01.035 . ISSN  1742-7061. PMID  28087487.
  27. ^ ab Gupta P, Mandal BB (12 июня 2021 г.). "Тканеинженерные сосудистые трансплантаты: новые тенденции и технологии". Advanced Functional Materials . 31 (33): 2100027. doi :10.1002/adfm.202100027. ISSN  1616-301X. S2CID  236235572.
  28. ^ Hinton TJ, Jallerat Q, Palchesko RN, Park JH, Grodzicki MS, Shue HJ и др. (30 октября 2015 г.). "Трехмерная печать сложных биологических структур с помощью обратимого встраивания суспензионных гидрогелей свободной формы". Science Advances . 1 (9): e1500758. Bibcode :2015SciA....1E0758H. doi :10.1126/sciadv.1500758. ISSN  2375-2548. PMC 4646826 . PMID  26601312. 
  29. ^ Devillard R, Pagès E, Correa MM, Kériquel V, Rémy M, Kalisky J, et al. (2014), «Формирование клеточного паттерна с помощью лазерной биопечати», Микропаттернирование в клеточной биологии, часть A, Методы в клеточной биологии, т. 119, Elsevier, стр. 159–174, doi :10.1016/b978-0-12-416742-1.00009-3, ISBN 978-0-12-416742-1, PMID  24439284 , получено 27 октября 2021 г.
  30. ^ abc Sachdev A, Acharya S, Gadodia T, Shukla S, JH, Akre C и др. (2022). «Обзор методов и биоматериалов, используемых в 3D-биопечати». Cureus . 14 (8): e28463. doi : 10.7759/cureus.28463 . ISSN  2168-8184. PMC 9511817 . PMID  36176831. 
  31. ^ Hansen CJ, Saksena R, Kolesky DB, Vericella JJ, Kranz SJ, Muldowney GP и др. (4 января 2013 г.). «Высокопроизводительная печать с помощью микрососудистых многосопловых массивов». Advanced Materials (Deerfield Beach, Florida) . 25 (1): 96–102. Bibcode : 2013AdM....25...96H. doi : 10.1002/adma.201203321. ISSN  1521-4095. PMID  23109104. S2CID  8398732.
  32. ^ Муназ А., Вадивелу РК., Сент-Джон Дж., Бартон М., Камбл Х., Нгуен НТ. (март 2016 г.). «Трехмерная печать биологических материалов». Журнал науки: Передовые материалы и устройства . 1 (1): 1–17. doi : 10.1016/j.jsamd.2016.04.001 . hdl : 10072/100959 . ISSN  2468-2179.
  33. ^ Махарджан Д.С., Бонилла М., Чжан П.Й. (2019). «Трехмерная биопечать для моделирования тканей и заболеваний». Millipore Sigma .
  34. ^ abc "3D-биопечать: руководство по выбору биочернил". Millapore Sigma . 2023.
  35. ^ Whitaker M (июль 2014 г.). «История 3D-печати в здравоохранении». Бюллетень Королевского колледжа хирургов Англии . 96 (7): 228–229. doi : 10.1308/147363514X13990346756481 . ISSN  1473-6357.
  36. ^ Atala A, Bauer SB, Soker S, Yoo JJ, Retik AB (апрель 2006 г.). «Тканеинженерные аутологичные мочевые пузыри для пациентов, нуждающихся в цистопластике». Lancet . 367 (9518): 1241–6. doi : 10.1016/S0140-6736(06)68438-9 . PMID  16631879. S2CID  17892321.
  37. ^ Hong N, Yang GH, Lee J, Kim G (январь 2018 г.). «3D-биопечать и ее применение in vivo». Журнал исследований биомедицинских материалов, часть B: прикладные биоматериалы . 106 (1): 444–459. doi : 10.1002/jbm.b.33826 . PMID  28106947.
  38. ^ Shinkar K, Rhode K (1 августа 2022 г.). «Может ли 3D-экструзионная биопечать стать реальной альтернативой трансплантации органов в будущем?». Annals of 3D Printed Medicine . 7 : 100066. doi : 10.1016/j.stlm.2022.100066 . ISSN  2666-9641. S2CID  249083907.
  39. ^ "90-OR: 3D-биопечать бионической поджелудочной железы с сосудистой системой — результаты трансплантации крупным животным". diabetesjournals.org . Получено 26 октября 2023 г. .
  40. ^ Sommer AC, Blumenthal EZ (сентябрь 2019 г.). «Внедрение 3D-печати в офтальмологии». Архив Грефе по клинической и экспериментальной офтальмологии . 257 (9): 1815–1822. doi :10.1007/s00417-019-04312-3. PMID  30993457. S2CID  116884575.
  41. ^ Klak M, Bryniarski T, Kowalska P, Gomolka M, Tymicki G, Kosowska K и др. (30 июня 2020 г.). «Новые стратегии в разработке искусственных органов: каково будущее медицины?». Micromachines . 11 (7): 646. doi : 10.3390/mi11070646 . ISSN  2072-666X. PMC 7408042 . PMID  32629779. 
  42. ^ Cui H, Miao S, Esworthy T, Zhou X, Lee SJ, Liu C и др. (Июль 2018 г.). «3D-биопечать для сердечно-сосудистой регенерации и фармакологии». Advanced Drug Delivery Reviews . 132 : 252–269. doi : 10.1016/j.addr.2018.07.014. PMC 6226324. PMID  30053441 . 
  43. ^ «Многоцентровое, одногрупповое, проспективное, открытое, поэтапное исследование безопасности и эффективности конструкции AuriNovo для реконструкции ушной раковины у пациентов с односторонней микротией». clinicaltrials.gov. 15 октября 2021 г. Получено 19 июля 2022 г.
  44. ^ Rabin RC (2 июня 2022 г.). «Врачи пересаживают ухо из человеческих клеток, напечатанное на 3D-принтере». The New York Times . Получено 19 июля 2022 г.
  45. ^ "Японские ученые произвели первую мраморную говядину Вагю, напечатанную на 3D-биопринтере". New Atlas . 25 августа 2021 г. Получено 21 сентября 2021 г.
  46. ^ Kang DH, Louis F, Liu H, Shimoda H, Nishiyama Y, Nozawa H и др. (август 2021 г.). «Сконструированная цельная разрезанная мясоподобная ткань путем сборки клеточных волокон с использованием интегрированной биопечати сухожилий и геля». Nature Communications . 12 (1): 5059. Bibcode :2021NatCo..12.5059K. doi :10.1038/s41467-021-25236-9. PMC 8385070 . PMID  34429413. 
  47. ^ abc Balasubramanian S, Yu K, Vasquez Cardenas D, Aubin-Tam ME, Meyer AS (2021). «Emergent Biological Endurance Depends on Extracellular Matrix Composition of Three-Dimensionally Printed Escherichia coli Biofilms». ACS Synthetic Biology . 10 (11): 2997–3008. doi :10.1021/acssynbio.1c00290.s002. PMC 8609572 . PMID  34652130 . Получено 30 сентября 2023 г. . 
  48. ^ Ning E, Turnbull G, Clarke J, Picard F, Riches P, Vendrell M и др. (13 сентября 2019 г.). «3D-биопечать зрелых бактериальных биопленок для тестирования устойчивости к противомикробным препаратам». Biofabrication . 11 (4): 045018. Bibcode :2019BioFa..11d5018N. doi : 10.1088/1758-5090/ab37a0 . hdl : 20.500.11820/2eea6c80-c261-4609-a889-e0e441f63bad . ISSN  1758-5090. PMID  31370051. S2CID  199379938.
  49. ^ Mishra S, Huang Y, Li J, Wu X, Zhou Z, Lei Q и др. (2022). «Биоремедиация с использованием биопленки — мощный инструмент для удаления загрязняющих веществ из окружающей среды». Chemosphere . 294 : 133609. Bibcode :2022Chmsp.29433609M. doi :10.1016/j.chemosphere.2022.133609. ISSN  0045-6535. PMID  35051518. S2CID  246025478.
  50. ^ Sonawane JM, Rai AK, Sharma M, Tripathi M, Prasad R (2022). «Микробные биопленки: последние достижения и прогресс в биоремедиации окружающей среды». Science of the Total Environment . 824 : 153843. Bibcode : 2022ScTEn.824o3843S. doi : 10.1016/j.scitotenv.2022.153843. ISSN  0048-9697. PMID  35176385. S2CID  246858899.
  51. ^ ab Liu Y, Xia X, Liu Z, Dong M (22 декабря 2022 г.). «Следующий рубеж 3D-биопечати: биоактивные материалы, функционализированные бактериями». Small . 19 (10): e2205949. doi :10.1002/smll.202205949. ISSN  1613-6810. PMID  36549677. S2CID  255078417.

Дальнейшее чтение