Biotulostus on 3D-tulostuksen kaltainen additiivinen valmistusprosessi – siinä käytetään digitaalista tiedostoa mallina esineen tulostamiseen kerros kerrokselta. Mutta toisin kuin 3D-tulostuksessa, biotulostimissa tulostetaan soluilla ja biomateriaaleilla ja luodaan elimen kaltaisia rakenteita, joissa elävät solut voivat lisääntyä. Biotulostus on melko uusi tekniikka, ja sillä on valtava potentiaali hyödyttää aloja, kuten lääketiedettä ja kosmetiikkaa.

Biotulostusprosessissa on kolme perusvaihetta:

1. Pre-bioprinting. Tässä luodaan digitaalinen tiedosto tulostimen luettavaksi. Nykyään nämä tiedostot perustuvat usein tietokonetomografia- ja magneettikuvauksiin. Tutkijat valmistavat soluja ja sekoittavat ne biomusteeseensa käyttäen elävien solujen kuvantamisjärjestelmää varmistaakseen, että soluja on riittävästi kudosmallin tulostamiseksi onnistuneesti.

2. Bioprinttaus. Tutkijat lataavat soluilla täytetyn biomusteen patruunaan ja valitsevat yhden tai useamman tulostuspään sen mukaan, millaisen rakenteen he yrittävät rakentaa. Erilaisten kudostyyppien kehittäminen vaatii tutkijoilta erityyppisten solujen, bioaineksen ja laitteiden käyttöä.

3.Biotulostuksen jälkeinen prosessi. Useimmat rakenteet ristisilloitetaan, jotta niistä tulisi täysin stabiileja. Ristisilloitus tehdään yleensä käsittelemällä konstruktio joko ioniliuoksella tai UV-valolla – rakenteen koostumus auttaa tutkijoita määrittämään, millaista ristisilloitusta käytetään. Sitten solutäytteiset konstruktiot asetetaan inkubaattoriin viljelyä varten.

Mitkä ovat biotulostuksen sovellukset?

Tämän päivän biotulostustekniikat ovat vielä uusia monille tutkijoille. Kun alan tutkijat jatkavat löytöjen tekemistä, bioprinttauksella voi olla valtava vaikutus monilla sovellusalueilla.

– Lääkekehitys. Monet nykyisistä tutkimuksista perustuvat eläviin koehenkilöihin – hankala ja kallis menetelmä sekä akateemisille että kaupallisille organisaatioille. Biopainettuja kudoksia voidaan sen sijaan käyttää alkuvaiheessa, mikä tarjoaa eettisemmän ja kustannustehokkaamman ratkaisun. Bioprintattujen kudosten käyttö voi auttaa tutkijoita määrittämään lääkekandidaatin tehon nopeammin, jolloin he voivat säästää rahaa ja aikaa.

– Keinoelimet. Elinluovutusluettelo on niin pitkä, että potilaat odottavat vuosia ennen kuin saavat tarvitsemansa avun. Kyky bioprintata elimiä voisi auttaa lääkäreitä pysymään potilaiden perässä tai poistaa listan kokonaan. Vaikka tämä ratkaisu on kaukana tulevaisuudessa, se on yksi alan vaikuttavimmista mahdollisuuksista.

– Haavan paraneminen. Nykyään on saatavilla paljon kudoskohtaisia bioinkkejä, joiden avulla tutkijat voivat työskennellä keinotekoisten ihosolujen, neuronien, hepatosyyttien ja muiden solujen kanssa. Jonain päivänä kliinikot voisivat käyttää näitä malleja terapeuttisiin toimenpiteisiin, kuten ihonsiirtoihin, taisteluhaavojen luusiteisiin tai jopa plastiikkakirurgiaan.