Biodruk 3D to technologia, w której biotusze, zmieszane z żywymi komórkami, są drukowane w 3D w celu skonstruowania naturalnych trójwymiarowych struktur przypominających tkanki. Obecnie technologia ta może być wykorzystywana w różnych obszarach badawczych, takich jak inżynieria tkankowa i opracowywanie nowych leków.

Biodruk 3D to proces wytwarzania przyrostowego, który wykorzystuje biotusze do drukowania żywych komórek, tworząc struktury warstwa po warstwie, które naśladują zachowanie i struktury naturalnych tkanek. Biotusze, które są używane jako materiał w biodruku, są wykonane z naturalnych lub syntetycznych biomateriałów, które można mieszać z żywymi komórkami.

Technologia i struktury biodrukowane umożliwiają naukowcom badanie funkcji ludzkiego ciała in vitro. Biodrukowane struktury 3D są bardziej istotne biologicznie w porównaniu z badaniami in vitro wykonywanymi w 2D.

W większości przypadków biodruk 3D może być wykorzystywany do kilku zastosowań biologicznych w dziedzinie inżynierii tkankowej, bioinżynierii i materiałoznawstwa. Technologia ta jest również coraz częściej wykorzystywana do opracowywania farmaceutyków i walidacji leków. Warunki kliniczne, takie jak drukowane w 3D przeszczepy skóry i kości, implanty, a nawet w pełni drukowane w 3D narządy, znajdują się obecnie w centrum badań nad biodrukiem.

Pojawienie się biodruku 3D pozwoliło na drukowanie różnych “biotuszy” na bazie hydrożelu w obecności komórek w celu stworzenia precyzyjnie zdefiniowanych rusztowań 3D obciążonych komórkami w jednym kroku w celu rozwoju inżynierii tkankowej i/lub medycyny regeneracyjnej.

Biodruk 3D szybko się rozwija, ponieważ naukowcy wprowadzili innowacje i popchnęli tę dziedzinę do przodu. Jednak jako technologia druk 3D nie jest nowym wynalazkiem. Pierwsze kroki w druku 3D zostały podjęte w 1980 roku, kiedy to w 1984 roku Charles Hull złożył patent na pierwszą komercyjną technologię druku 3D. Był to symbol narodzin druku 3D, a także stworzył podstawę dla biodruku 3D. Bioprinting pojawił się w 1988 roku, kiedy Robert J. Klebe użył drukarki atramentowej do drukowania komórek. Po tych pierwszych krokach dziedzina ta stale ewoluowała i odkrywano nowe metody i techniki. Niezliczone możliwości i możliwości stworzenia czegoś przełomowego wciąż intrygują naukowców, dlatego bioprinting stał się popularną technologią.

Trójwymiarowy biodruk odgrywa ważną rolę w inżynierii tkankowej, której celem jest wytwarzanie tkanki funkcjonalnej do zastosowań w medycynie regeneracyjnej i testowaniu leków. Regeneracja i odbudowa tkanek może umożliwić naprawę lub wymianę uszkodzonych tkanek i narządów.

Biotusze są używane jako materiał bazowy podczas biodrukowania struktur tkankowych, narządowych lub kostnych za pomocą biodrukarek. Biotusze 3D mogą być obciążone komórkami lub bez rusztowań.

Wybór odpowiedniego składu biotuszu i gęstości biotuszu może wpływać na żywotność i gęstość komórek, dlatego wybór najbardziej odpowiedniego biotuszu do każdego celu badawczego jest niezbędny.

Drukarki 3D i biodrukarki 3D są do siebie podobne, ale drukarki 3D są przeznaczone do drukowania materiałów stałych, podczas gdy biodrukarki 3D są przeznaczone do drukowania płynów lub żeli. Biodrukarki 3D są również zaprojektowane do obsługi wrażliwego materiału, który zawiera żywe komórki, bez powodowania zbyt dużych uszkodzeń efektu końcowego. Biodrukarki mogą być oparte na drukarce atramentowej, wspomaganej laserowo lub opartej na wytłaczaniu. Każdy typ drukarki ma swoje zalety i wady, jeśli chodzi o koszt, żywotność komórek, gęstość komórek, rozdzielczość i tak dalej. Kompatybilność biodrukarek z biotuszami również jest różna, dlatego ważne jest, aby upewnić się, że biodrukarka i biotusz dobrze ze sobą współpracują.

Biomateriały i biotusze produkowane przez Polbionica są kompatybilne w wiodącymi producentami biodrukarek 3D takimi jak Allevi3D, Aspect Biosystems (RX), Cellink (Bio X), Regemat3D (Bio V1), RegenHU (R-Gen) lub Tissuelabs (TissueStart)

Szybki rozwój technologii widać w zaawansowaniu biodruku. Technologia trójwymiarowego biodruku może rozwiązać wiele problemów w takich dziedzinach jak opieka zdrowotna. Przykładowo funkcjonujące pęcherze moczowe, które zostały wyhodowane przy użyciu biodrukowanej tkanki z własnych komórek pacjentów, zostały już z powodzeniem przeszczepione do organizmu ludzkiego.  Naukowcy nieustannie badają możliwość biodrukowania innych funkcjonujących narządów.

Jednym z przyszłych scenariuszy biodruku 3D może być to, że nie będzie potrzebnych więcej dawców narządów, ponieważ spersonalizowane narządy ludzkie mogą być drukowane przy użyciu własnych komórek pacjentów lub komórek macierzystych jako bazy. Technologia ta może zrewolucjonizować zapobieganie chorobom i ich leczenie. Ostatecznie istnieje nadzieja, że technologia biodruku usprawni opiekę medyczną i sprawi, że będzie ona bardziej wydajna.

Tym właśnie zajmuje się interdyscyplinarny zespół Polbionica.