Bioprinting เป็นเทคโนโลยีที่ถูกออกแบบให้ใช้กับเครื่อง 3D Printer สำหรับวัสดุกลุ่มชีวภาพ (Biomaterials) ซึ่งผลิตเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ต่างๆ ให้ทำงานร่วมกับระบบในร่างกาย และมีความเข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์โดยไม่ก่อให้เกิดอันตราย เพื่อช่วยชีวิตมนุษย์และสัตว์ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการรักษา การทดแทน และการเปลี่ยนอวัยวะบางส่วนให้ดีขึ้น การสร้างอวัยวะเทียม การปลูกถ่ายเนื้อเยื่อ ช่วยลดระยะเวลาการพักฟื้นของผู้ป่วย เยียวยาและยืดอายุขัยของมนุษย์และสัตว์ให้ยืนยาวขึ้นได้
Biomaterial วัสดุชีวภาพที่น่าสนใจ
1. Pluronic 127
Pluronic 127 หรือ Pluronic F127 เป็นวัสดุหมึกชีวภาพ หรือ bioink ที่สามารถใช้เป็น support ชั่วคราว สร้างเส้นเลือดทดแทน หรือหลอดเลือด ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้ร่วมกับเซลล์โดยตรง แต่สำคัญมากในการพิมพ์ทางชีวภาพ หรือ Bioprinting
Pluronic ใช้ร่วมกับเมทริกซ์ bioink อื่นๆ เพื่อสร้างรูปทรงเรขาคณิตของหลอดเลือดภายในโครงสร้าง และเหมาะอย่างยิ่งกับระบบการพิมพ์ที่มีการสร้างเซล 2 หรือ 3 มิติมาเชื่อมต่อกัน (microphysiological systems) รวมถึงการบรรจุเซลล์อวัยวะที่ยังมีชีวิตของมนุษย์ไว้ในชิป (organ-on-a-chip) ด้วยจุดเด่นหลายประการ เช่น สามารถสร้างอุโมงค์หรือช่องว่างกลวงๆ ภายในเนื้อเยื่อได้ (Can create tunnels within a tissue), รักษารูปร่าง 3 มิติไว้ได้, มีความละเอียดสูง, รองรับการพิมพ์ 3 มิติได้ดี, เปลี่ยนกลับไปเป็นของเหลวเมื่อได้รับความร้อน (Thermally reversible) และอัตราเฉือนเพิ่มขึ้นแต่ความหนืดลดลง (Shear thinning)
2. GelMA
(https://www.allevi3d.com/product/gelatin-methacrylate-solution-sterile/)
GelMA หรือ Gelatin Methacrylate Solution – Sterile คือ bioink ที่ได้จากธรรมชาติ เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการพิมพ์ Bioprinting เนื่องจากคุณสมบัติทางชีวภาพและทางกลดีมาก GelMA สร้างลวดลายต้นแบบที่จับกับเซลล์ทำให้เข้ากันได้กับเซลล์ประเภทต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น
- ไฟโบรบลาสต์ (Fibroblast)
- เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ (Mesenchymal Stem Cells: MSCs)
- เซลล์กล้ามเนื้อลาย (myoblasts)
- เซลล์กระดูกอ่อน (chondrocytes)
และอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ร่วมกับไฮโดรเจลนี้เพื่อสร้างแบบจำลองเนื้อเยื่อ 3 มิติด้วยวิธี Bioprinting ได้สำเร็จ
3. Sodium alginate
โซเดียมอัลจิเนต โครงสร้างเป็นเกลืออนินทรีย์ของกรดอัลจินิก (alginic acid) เป็นเกลือที่เป็นกลาง ซึ่งหมู่คาร์บอกซิล (carboxyl groups) ของอัลจิเนตถูกยึดด้วยโซเดียมไอออน กรดอัลจินิกไม่ละลายในน้ำ แต่โซเดียมอัลจิเนตสามารถละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อน เพื่อให้ได้สารละลายที่มีความหนืด โดยการเติมแคลเซียมไอออนลงในสารละลายโซเดียมอัลจิเนต แคลเซียมไอออนจะทำปฏิกิริยากับอัลจิเนตทันทีเพื่อสร้างเจล หรือไฮโดรเจลได้เมื่อสัมผัสกับไอออนบวกที่แยกจากกัน เช่น Ca2+ หรือ Br2 +
จุดเด่นคือ ต้นทุนต่ำและความเป็นพิษต่ำเป็นคุณสมบัติสำคัญที่ทำให้โซเดียมอัลจิเนตเป็นหนึ่งในวัสดุชีวภาพที่น่าสนใจ ใช้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับพอลิเมอร์อื่นๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติเฉพาะที่เหมาะสมกับ Bioprinting
4. Lifeink 200
(https://www.allevi3d.com/product/collagen-lifeink-200/)
5. PhotoHA
