Bioprintarea ar putea fi definita ca un proces computerizat de modelare si fabricare, cu ajutorul celule vii si a biomaterialelor, a unor structuri bio-ingineresti tridimensionale utilizabile in ingineria tisulara, medicina regenerativa si alte studii biologice. Tehnologia permite plasarea precisa a celulelor vii, biomaterialelor si biomoleculelor in structuri tridimensionale clar definite (reprezentari 3D) avand ca rezultat un bioprint.

Procesul complet cuprinde 3 pasi tehnologici:

  • Reprezentare 3D: crearea unei reprezentari 3D in format digital a tesutului sau organului, cu ajutorul echipamentelor de imagistica medicala (ex. tomograf) sau al unui program de design 3D
  • Bioprintare: In acesta etapa are loc bioprintarea efectiva a reprezentarii 3D cu ajutorul unui bioprinter
  • Maturare : structura construita prin bioprintare (bioprintul) trebuie sa treaca prin procesul de remodelare si maturare intr-un bioreactor care accelereaza viteza de maturare a tesuturilor proaspat construite

Din punct de vedere tehnic, bioprintarea implica recrearea structurii unui tesut dintr-o reprezentare 3D folosind tehnica de fabricatie denumita slicing, adica felierea reprezentarii 3D (cu ajutorul unei aplicatii software speciale) in straturi distincte si reconstructia acestora prin extrudarea (printarea) cu biomateriale si culturi de celule vii pe directiile x, y si z in forma 3D proiectata.

Procesul incepe cu crearea unei reprezentari 3D bazata pe compozitia fundamentala a tesutului sau organului biologic tinta. Aceasta reprezentare 3D poate fi un design arhitectural 3D ale unui tesut sau o structura generata prin imagistica medicala. Apoi, in mediu de laborator, bioprinterul foloseste acea structura si printeaza biomateriale sau celule folosind un cap de printare care se misca stanga-dreapta sau sus-jos in configuratia dorita depozitand astfel straturi subtiri de celule (denumite layere), in forma reprezentarii 3D. Fiecare din straturile (layerele) printate corespund unei felii (slice) din reprezentarea 3D.

Pentru a putea crea tesuturi 3D cu forma stabila, predeterminata, in procesul de bioprintare sunt utilizate grefe (scaffolds) din biomateriale, structuri solide de suport, alcatuite din retele interconectate cu pori in care pot fi dozate celule vii. Aceste grefe scaffold au atat rolul de a asigura forma si proprietatile mecanice ale tesutului artificial, cat si de a facilita aderarea celulelor si de a asigura substratul pentru proliferarea celulelor, ducand in final la dezvoltarea tesuturilor noi.

Toate tehnologiile de bioprintare existente se bazeaza pe proprietatea tesuturilor biologice de a se auto-organiza si a forma sisteme unitare functionale (in conditii propice celulele se alipesc si formeaza tesuturi cu forma si structura specifica fara nici un fel de influenta externa).

In ultimii ani au fost dezvoltate diverse tehnologii de bioprintare, fiecare avand avantajele si dezavantajele ei, precum si aplicabilitatea lor specifica in domeniul stiintelor vietii.