ក្នុងការរីកចម្រើនដ៏សំខាន់មួយក្នុងបច្ចេកទេសបោះពុម្ពរូបរាង 3D កោសិកា និងជាលិកាត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីមានឥរិយាបថដូចក្នុងបរិស្ថានធម្មជាតិរបស់វា ដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធជីវសាស្ត្រ 'ពិត' ។
ការបោះពុម្ព 3D គឺជានីតិវិធីមួយដែលសម្ភារៈត្រូវបានបញ្ចូលជាមួយគ្នា ហើយដូច្នេះត្រូវបានភ្ជាប់ ឬពង្រឹងនៅក្រោមការគ្រប់គ្រងឌីជីថលនៃកុំព្យូទ័រដើម្បីបង្កើតវត្ថុ ឬអង្គភាពបីវិមាត្រ។ Rapid Prototyping and Additive Manufacturing គឺជាពាក្យផ្សេងទៀតដែលប្រើដើម្បីពណ៌នាអំពីបច្ចេកទេសនៃការបង្កើតវត្ថុស្មុគស្មាញ ឬវត្ថុដោយស្រទាប់សម្ភារៈ និងការបង្កើតបន្តិចម្តងៗ ឬគ្រាន់តែជាវិធីសាស្ត្រ 'សារធាតុបន្ថែម'។ បច្ចេកវិទ្យាដ៏គួរឱ្យកត់សម្គាល់នេះមានអាយុកាលប្រហែល 1987 ទស្សវត្សមកហើយ បន្ទាប់ពីត្រូវបានរកឃើញជាផ្លូវការក្នុងឆ្នាំ XNUMX ទើបតែថ្មីៗនេះ វាត្រូវបានជំរុញឱ្យមានការចាប់អារម្មណ៍ និងពេញនិយម ដោយមិនត្រឹមតែជាមធ្យោបាយនៃការផលិតគំរូប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងផ្តល់នូវសមាសធាតុមុខងារពេញលេញទៀតផង។ នេះគឺជាសក្តានុពលនៃលទ្ធភាព 3D ការបោះពុម្ពដែលឥឡូវនេះកំពុងជំរុញការច្នៃប្រឌិតសំខាន់ៗនៅក្នុងវិស័យជាច្រើន រួមទាំងវិស្វកម្ម ការផលិត និងថ្នាំ។
ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃវិធីសាស្រ្តផលិតសារធាតុបន្ថែមអាចរកបានដែលធ្វើតាមជំហានដូចគ្នាដើម្បីសម្រេចបាននូវលទ្ធផលចុងក្រោយ។ នៅក្នុងជំហានសំខាន់ដំបូង ការរចនាត្រូវបានបង្កើតដោយប្រើកម្មវិធី CAD (Computer-Aided-Design) នៅលើកុំព្យូទ័រ ដែលហៅថាប្លង់មេឌីជីថល។ កម្មវិធីនេះអាចទស្សន៍ទាយពីរបៀបដែលរចនាសម្ព័ន្ធចុងក្រោយនឹងប្រែទៅជាចេញ ហើយមានឥរិយាបទផងដែរ ដូច្នេះជំហានដំបូងនេះគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់លទ្ធផលដ៏ល្អ។ បន្ទាប់មកការរចនា CAD នេះត្រូវបានបំប្លែងទៅជាទម្រង់បច្ចេកទេស (ហៅថាឯកសារ .stl ឬស្តង់ដារ tessellation language) ដែលត្រូវការសម្រាប់ម៉ាស៊ីនបោះពុម្ព 3D ដើម្បីអាចបកស្រាយការណែនាំនៃការរចនា។ បន្ទាប់មក ម៉ាស៊ីនបោះពុម្ព 3D ចាំបាច់ត្រូវដំឡើង (ស្រដៀងទៅនឹងម៉ាស៊ីនបោះពុម្ព 2D ធម្មតា ផ្ទះ ឬការិយាល័យ) សម្រាប់ការបោះពុម្ពពិតប្រាកដ - នេះរួមបញ្ចូលទាំងការកំណត់ទំហំ និងការតំរង់ទិស ការជ្រើសរើសសម្រាប់ការបោះពុម្ពបែបទេសភាព ឬបញ្ឈរ ការបំពេញប្រអប់ព្រីនដោយម្សៅត្រឹមត្រូវ . នេះ។ ម៉ាស៊ីនបោះពុម្ព 3D បន្ទាប់មកចាប់ផ្តើមដំណើរការបោះពុម្ព បង្កើតការរចនាបន្តិចម្តងៗនូវស្រទាប់មីក្រូទស្សន៍នៃសម្ភារៈក្នុងពេលតែមួយ។ ស្រទាប់នេះជាធម្មតាមានកំរាស់ប្រហែល 0.1mm ទោះបីជាវាអាចត្រូវបានប្ដូរតាមបំណងដើម្បីឱ្យសមនឹងវត្ថុជាក់លាក់មួយដែលកំពុងបោះពុម្ពក៏ដោយ។ នីតិវិធីទាំងមូលគឺភាគច្រើនដោយស្វ័យប្រវត្តិ ហើយមិនត្រូវការអន្តរាគមន៍ផ្នែករាងកាយទេ មានតែការត្រួតពិនិត្យតាមកាលកំណត់ដើម្បីធានាបាននូវមុខងារត្រឹមត្រូវ។ វត្ថុជាក់លាក់មួយត្រូវចំណាយពេលជាច្រើនម៉ោងទៅមួយថ្ងៃដើម្បីបញ្ចប់ អាស្រ័យលើទំហំ និងភាពស្មុគស្មាញនៃការរចនា។ លើសពីនេះ ដោយសារវាជាវិធីសាស្រ្ត 'បន្ថែម' វាមានលក្ខណៈសន្សំសំចៃ មិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន (ដោយមិនខ្ជះខ្ជាយ) ហើយថែមទាំងផ្តល់នូវវិសាលភាពកាន់តែធំសម្រាប់ការរចនាផងដែរ។
កម្រិតបន្ទាប់៖ 3D Bioprinting
ការបោះពុម្ពជីវសាស្ត្រ គឺជាការបន្ថែមនៃការបោះពុម្ព 3D បែបប្រពៃណី ជាមួយនឹងការរីកចម្រើននាពេលថ្មីៗនេះ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យការបោះពុម្ព 3D ត្រូវបានអនុវត្តចំពោះសម្ភារៈជីវសាស្រ្ត។ ខណៈពេលដែលការបោះពុម្ពទឹកថ្នាំ 3D កំពុងត្រូវបានប្រើប្រាស់រួចហើយ ដើម្បីអភិវឌ្ឍ និងផលិតឧបករណ៍ និងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រកម្រិតខ្ពស់ ចាំបាច់ត្រូវបង្កើតជំហានមួយបន្ថែមទៀតដើម្បីបោះពុម្ព មើល និងស្វែងយល់អំពីម៉ូលេគុលជីវសាស្រ្ត។ ភាពខុសគ្នាសំខាន់គឺថាមិនដូចការបោះពុម្ពទឹកថ្នាំទេ ការបោះពុម្ពជីវសាស្ត្រគឺផ្អែកលើទឹកថ្នាំជីវសាស្ត្រ ដែលរួមមានរចនាសម្ព័ន្ធកោសិការស់នៅ។ ដូច្នេះ ក្នុងការបោះពុម្ពជីវសាស្ត្រ នៅពេលដែលគំរូឌីជីថលជាក់លាក់មួយត្រូវបានបញ្ចូល ជាលិការស់នៅជាក់លាក់ត្រូវបានបោះពុម្ព និងបង្កើតស្រទាប់ដោយស្រទាប់កោសិកា។ ដោយសារតែសមាសធាតុកោសិកាដែលមានភាពស្មុគស្មាញខ្ពស់នៃសារពាង្គកាយរស់នៅ ការបោះពុម្ព 3D កំពុងដំណើរការបន្តិចម្តងៗ ហើយភាពស្មុគស្មាញដូចជាជម្រើសនៃសម្ភារៈ កោសិកា កត្តា ជាលិកា កំពុងបង្កបញ្ហាប្រឈមបន្ថែមលើនីតិវិធី។ ភាពស្មុគ្រស្មាញទាំងនេះអាចត្រូវបានដោះស្រាយដោយការពង្រីកការយល់ដឹងដោយការរួមបញ្ចូលបច្ចេកវិជ្ជាពីវិស័យអន្តរកម្មសិក្សា ឧ. ជីវវិទ្យា រូបវិទ្យា និងឱសថ។
វឌ្ឍនភាពសំខាន់ក្នុងការបោះពុម្ពជីវសាស្ត្រ
នៅក្នុងការសិក្សាដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយ សំភារៈមុខងារកម្រិតខ្ពស់អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតបច្ចេកទេស 3D bioprinting ដែលប្រើកោសិកា និងម៉ូលេគុលជាធម្មតាត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងជាលិកាធម្មជាតិ (បរិយាកាសដើមរបស់ពួកគេ) ដើម្បីបង្កើតសំណង់ ឬការរចនាដែលស្រដៀងនឹងរចនាសម្ព័ន្ធជីវសាស្ត្រ 'ពិត' ។ បច្ចេកទេសបោះពុម្ពជីវសាស្ត្រពិសេសនេះរួមបញ្ចូលគ្នានូវ 'ការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងនៃម៉ូលេគុល' ជាមួយ 'ការបោះពុម្ព 3D' ដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធជីវម៉ូលេគុលដ៏ស្មុគស្មាញ។ ការផ្គុំម៉ូលេគុលដោយខ្លួនឯង គឺជាដំណើរការដែលម៉ូលេគុលទទួលយកការរៀបចំដែលបានកំណត់ដោយខ្លួនឯង ដើម្បីបំពេញកិច្ចការជាក់លាក់មួយ។ បច្ចេកទេសនេះរួមបញ្ចូល 'ការគ្រប់គ្រងមីក្រូ និងម៉ាក្រូនៃលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធ' ដែល 'ការបោះពុម្ព 3D' ផ្តល់ជាមួយ 'ការត្រួតពិនិត្យខ្នាតម៉ូលេគុល និងណាណូ' ដែលបើកដោយ 'ការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងនៃម៉ូលេគុល' ។ វាប្រើថាមពលនៃការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងនៃម៉ូលេគុលដើម្បីជំរុញកោសិកាដែលកំពុងត្រូវបានបោះពុម្ព នោះគឺជាដែនកំណត់ក្នុងការបោះពុម្ព 3D នៅពេលដែល 'ទឹកថ្នាំបោះពុម្ព 3D' ធម្មតាមិនផ្តល់មធ្យោបាយសម្រាប់រឿងនេះទេ។
អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កប់នូវរចនាសម្ព័ន្ធនៅក្នុង 'ទឹកថ្នាំជីវសាស្រ្ត' ដែលស្រដៀងទៅនឹងបរិស្ថានដើមរបស់ពួកគេនៅខាងក្នុងរាងកាយ ដែលធ្វើអោយរចនាសម្ព័ន្ធមានឥរិយាបទដូចនៅក្នុងខ្លួន។ ទឹកថ្នាំជីវសាស្រ្តនេះ ត្រូវបានគេហៅផងដែរថា ទឹកថ្នាំដែលប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯង ជួយគ្រប់គ្រង ឬកែប្រែលក្ខណៈសម្បត្តិគីមី និងរូបវន្ត ក្នុងអំឡុងពេល និងបន្ទាប់ពីការបោះពុម្ព ដែលបន្ទាប់មកអនុញ្ញាតឱ្យជំរុញឥរិយាបថកោសិកា។ យន្តការតែមួយគត់នៅពេលអនុវត្ត ការបោះពុម្ពជីវប្រវត្តិ អនុញ្ញាតឱ្យយើងធ្វើការសង្កេតអំពីរបៀបដែលកោសិកាទាំងនេះដំណើរការនៅក្នុងបរិស្ថានរបស់ពួកគេ ដោយហេតុនេះផ្តល់ឱ្យយើងនូវរូបថត និងការយល់ដឹងអំពីសេណារីយ៉ូជីវសាស្ត្រពិតប្រាកដ។ វាបង្កើនលទ្ធភាពនៃការកសាងរចនាសម្ព័ន្ធជីវសាស្រ្ត 3D ដោយបោះពុម្ពប្រភេទជីវម៉ូលេគុលច្រើនប្រភេទ ដែលមានសមត្ថភាពប្រមូលផ្តុំទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានកំណត់យ៉ាងល្អនៅមាត្រដ្ឋានច្រើន។
អនាគតមានសង្ឃឹមខ្លាំងណាស់!
ការស្រាវជ្រាវ Bioprinting ត្រូវបានប្រើប្រាស់រួចហើយដើម្បីបង្កើតប្រភេទផ្សេងៗនៃជាលិកា ហើយដូច្នេះវាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់វិស្វកម្មជាលិកា និងឱសថបង្កើតឡើងវិញ ដើម្បីដោះស្រាយតម្រូវការជាលិកា និងសរីរាង្គដែលសមរម្យសម្រាប់ការប្តូរ - ស្បែក ឆ្អឹង ផ្សាំ ជាលិកាបេះដូង។ល។ បើកលទ្ធភាពជាច្រើនក្នុងការរចនា និងបង្កើតសេណារីយ៉ូជីវសាស្រ្ត ដូចជាបរិយាកាសកោសិកាដ៏ស្មុគស្មាញ និងជាក់លាក់ ដើម្បីឱ្យមានភាពចម្រុងចម្រើននៃវិស្វកម្មជាលិកា ដោយបង្កើតវត្ថុ ឬសំណង់ - ក្រោមការគ្រប់គ្រងឌីជីថល និងជាមួយភាពជាក់លាក់នៃម៉ូលេគុល - ដែលស្រដៀងនឹង ឬធ្វើត្រាប់តាមជាលិកានៅក្នុងរាងកាយ។ ជាលិកាដែលមានជីវិត ឆ្អឹង សរសៃឈាម និងគំរូសរីរាង្គទាំងមូលអាចបង្កើតបានសម្រាប់នីតិវិធីវេជ្ជសាស្រ្ត ការបណ្តុះបណ្តាល ការធ្វើតេស្ត ការស្រាវជ្រាវ និងគំនិតផ្តួចផ្តើមនៃការរកឃើញថ្នាំ។ ជំនាន់ជាក់លាក់នៃការសាងសង់ជាក់លាក់អ្នកជំងឺតាមតម្រូវការអាចជួយក្នុងការរចនាការព្យាបាលត្រឹមត្រូវ គោលដៅ និងផ្ទាល់ខ្លួន។
One of the biggest obstacles for bioprinting and 3D inkjet printing in general has been the development of an advanced, sophisticated software to meet the challenge at the first step of printing – creating an appropriate design or blueprint. For instance, the blueprint of non-living objects can be created easily but when it comes to creating digital models of say, a liver or heart, its challenging and not straightforward like most material objects. Bioprinting definitely has multitude advantages – precise control, repeatability and individual design but is still plagued with several challenges – the most important one being inclusion of multiple cell types in a spatial structure since a living environment is dynamic and not static. This study has contributed to advancement of ជីវម៉ាស 3D and lot of obstacles can be removed by following their principles. It is clear that the real success of bioprinting has several facets attached to it. The most crucial aspect which can empower bioprinting is development of relevant and appropriate biomaterials, enhancement of the resolution of the printing and also vascularisation to be able to successfully apply this technology clinically. It does seem impossible to ‘create’ fully functioning and viable organs for human transplant by bioprinting but nevertheless this field is progressing fast and plenty of developments are on the forefront now in just a few years. It should be achievable to overcome most of the challenges attached with bioprinting since researchers and biomedical engineers are already on the path to successful complex bioprinting.
បញ្ហាមួយចំនួនជាមួយ Bioprinting
A critical point raised in the field of ការបោះពុម្ពជីវប្រវត្តិ is that it is almost impossible at this stage to test the efficacy and safety of any biological ‘personalised’ treatments being offered to patients using this technique. Also, costs associated with such treatments is a big issue especially where manufacturing is concerned. Though it is very much possible to develop functional organs that can replace human organs, but even then, currently there is no fool proof way to assess whether the patient’s body will accept new tissue or the artificial organ generated and whether such transplants will be successful at all.
Bioprinting is a growing market and will focus on the development of tissues and organs and maybe in a few decades new outcomes would be seen in 3D printed human organs and ការវះកាត់. 3D ការបោះពុម្ពជីវប្រវត្តិ នឹងបន្តជាការអភិវឌ្ឍន៍ផ្នែកវេជ្ជសាស្រ្តដ៏សំខាន់ និងពាក់ព័ន្ធបំផុតនៃជីវិតរបស់យើង។
***
{អ្នកអាចអានឯកសារស្រាវជ្រាវដើមដោយចុចលើតំណ DOI ដែលបានផ្តល់ឱ្យខាងក្រោមនៅក្នុងបញ្ជីប្រភពដែលបានដកស្រង់}
ប្រភព (នានា)
Hedegaard CL 2018. Hydrodynamically Guided Hierarchical Self-Assembly of Peptide-Protein Bioinks. សំភារៈមុខងារកម្រិតខ្ពស់. https://doi.org/10.1002/adfm.201703716
