Биопринтер наносит слой гидрогеля (биобумаги), в который следующим слоем помещаются сфероиды (биочернила). Процесс формирования слоев, которые могут отличаться друг от друга, циклически повторяется заданное количество раз — до тех пор, пока не будет напечатан последний слой. Таким образом можно создать конструкт со сложной внутренней структурой.
Тканевые сфероиды — это агрегаты клеток. В зависимости от того, из каких клеток был «приготовлен» сфероид, он будет обладать определёнными характеристиками. Например, если сфероид «приготовить» из эндотелиальных клеток, то будут образованы сфероиды с просветом, характерные для кровеносной системы. Если «приготовить» сфероид из эпителиальных клеток, то будет образован сфероид без просвета и так далее.
Технология предполагает использование при «сборке» тканевого конструкта на биопринтере сфероидов различного тканевого происхождения, что позволяет создавать сложные органные конструкты.
В качестве биобумаги используются биодеградируемые гидрогели. Основная функция гидрогеля — удержание сфероида в заданной точке пространства, а также создание питательной среды для клеток.
Тканевые сфероиды, или биочернила, — это ключевой элемент технологии трехмерной биопечати. Они являются строительными блоками, используемыми для создания трехмерных тканей и органов.
Тканевые сфероиды обладают рядом важных характеристик. Одно из ключевых свойств для технологии печати органов — их способность к самосборке и самоорганизации в процессе сращивания тканей под действием сил поверхностного натяжения.
Природный процесс слияния тканевых сфероидов лежит в основе автоматизированного создания трехмерных тканевых и органных структур с помощью биопринтера.
Уникальное программное обеспечение
Управляющее процессом биопечати программное обеспечение, позволяет использовать разное количество форсунок в различной комбинации.
Учтены ограничения всех существующих в настоящее время технологий биопечати.
В настоящее время является самым универсальным, мультифункциональным в мире.
Пять форсунок с задаваемым объёмом ёмкости позволяют дозированно подавать биочернила и биобумагу. Три форсунки предназначены для биочернил. В каждой из них могут быть размещены сфероиды различного типа и диаметра, различные клеточные суспензии или другие материалы. Для каждой форсунки можно задать количество подаваемых тканевых сфероидов, толщину печатаемого слоя и другие параметры.
Две форсунки другого типа предназначены для биобумаги. Возможны различные способы её нанесения, включая распыление и дозированную подачу.
Разработанное программное обеспечение совместимо с различными программными комплексами трехмерного моделирования и позволяет работать с разными файловыми форматами полигонального моделирования. Для запуска биопечати в программном обеспечении задаются различные параметры, основными из которых являются:
- расстояние между центрами сфероидов и их положение на координатной сетке;
- расстояние между позициями форсунок при печати по осям X, Y и Z;
- порядок движения форсунок биопринтера — каждой точке системы координат задаётся движение определённой форсунки с конкретным материалом;
- скорость;
- объём подаваемых биобумаги и биочернил, а также другие необходимые параметры системы позиционирования биопринтера по осям X, Y и Z.