แพลตฟอร์มการพิมพ์ 3 มิติ FRESH ปูทางสำหรับเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ

การวิจัยเกี่ยวกับการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างโครงสร้างและการทำงานของระบบชีวภาพที่ซับซ้อนขึ้นใหม่ตั้งแต่เนื้อเยื่อของมนุษย์ไปจนถึงอวัยวะทั้งหมด วิธีการพิมพ์ 3 มิติที่ได้รับความนิยมมากที่สุดใช้วิธีการแก้ปัญหาของวัสดุชีวภาพหรือหมึกชีวภาพที่บรรจุลงในเครื่องอัดรีดปั๊มหลอดฉีดยาและวางซ้อนกันเป็นชั้นๆ เพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติ อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงสามารถบิดเบือน bioinks แบบอ่อนและแบบเหลวที่ใช้ในวิธีนี้ได้ ในAPL Bioengineeringโดย AIP Publishing นักวิจัยจาก Carnegie Mellon University ได้ให้มุมมองเกี่ยวกับแนวทางการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติแบบ Freefrom Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) ซึ่งแก้ปัญหานี้ด้วยการพิมพ์ภายในอ่างรองรับความเค้นจากแรงกดที่ยึด bioinks เข้าที่จนกระทั่ง พวกเขาหายขาด จนถึงขณะนี้ การบิดเบือนของ bioinks ซึ่งส่งผลให้สูญเสียความเที่ยงตรง ได้นำเสนอความท้าทายในการสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะขนาดผู้ใหญ่ที่ใช้งานได้ และเป็นอุปสรรคต่อเป้าหมายระยะยาวในการเสริมปริมาณผู้บริจาคที่จำกัดสำหรับการปลูกถ่าย ด้วยเหตุนี้ การพิมพ์อวัยวะ โครงสร้างเนื้อเยื่อพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติส่วนใหญ่ในปัจจุบันจึงมีขนาดค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ต้องการเปลี่ยน Adam Feinberg ผู้เขียนกล่าวว่า "เป้าหมายของเราคือการพิมพ์เนื้อเยื่อและอวัยวะ 3 มิติที่ซับซ้อนแบบ FRESH 3D จากไฮโดรเจลที่เข้ากันได้ทางชีวภาพที่หลากหลายและไบโออิงค์ที่รับภาระจากเซลล์" เทคนิค FRESH รวบรวมลักษณะเฉพาะหลายประการ อย่างแรก อ่างรองรับช่วยให้สามารถพิมพ์เซลล์และหมึกชีวภาพที่รักษาตำแหน่งในขณะที่รักษา ในขณะที่ยังคงช่วยให้เข็มอัดขึ้นรูปเคลื่อนที่ได้ อ่างน้ำรองรับ FRESH ยังให้สภาพแวดล้อมในระหว่างกระบวนการพิมพ์ที่รักษาความมีชีวิตของเซลล์ในระดับสูงFRESH ให้ความสามารถในการทำงานกับ bioinks ที่หลากหลายที่สุดของวิธีการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติใดๆ สุดท้าย ใช้การพิมพ์แบบไม่ทำลายโดยการอุ่นหมึกที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เพื่อค่อยๆ ละลายอ่างรองรับที่อุณหภูมิร่างกาย นับตั้งแต่ได้รับการพัฒนาในปี 2558 FRESH ก็ถูกนำมาใช้โดยห้องปฏิบัติการวิจัยหลายแห่ง สำหรับโครงการต่างๆ เช่น การพิมพ์นาโนเซลลูโลสของ FRESH, ไฮโดรเจลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, โครงสำหรับการปลูกเซลล์ต้นกำเนิด และห้องหัวใจที่มีโพรงคล้ายหัวใจห้องล่างซึ่งประกอบด้วยเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่เต้นอยู่ เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้เริ่มการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับกล้ามเนื้อโครงร่าง FRESH 3D-print รวมถึงการควบคุมสถาปัตยกรรมของกล้ามเนื้อและการสร้างเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อใหม่หลังจากการสูญเสียกล้ามเนื้อเชิงปริมาตร