การผลิตทางชีวภาพเป็นสาขาหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนากระบวนการทางวิศวกรรมชีวภาพสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีฟังก์ชันทางชีวภาพโดยอัตโนมัติ ผ่าน การพิมพ์ชีวภาพหรือการประกอบชีวภาพและกระบวนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ ในภายหลัง ^{[ 1 ]}รวมถึงเทคนิคต่างๆ เช่น การประกอบแบบกำหนดทิศทาง ซึ่งใช้สิ่งกระตุ้นภายนอกเฉพาะที่เพื่อนำทางกระบวนการผลิต การ ประกอบด้วย เอนไซม์ซึ่งใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ ที่เลือกสรร เพื่อสร้างโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่และการประกอบตัวเองซึ่งวัสดุชีวภาพนำทางการประกอบของตัวเองตามข้อมูลภายใน^{[ 2 ]}กระบวนการเหล่านี้อาจอำนวยความสะดวกในการผลิตในระดับไมโครและนาโน [ ^{2 ]}ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตทางชีวภาพถูกสร้างขึ้นและจัดระเบียบโครงสร้างด้วยวัสดุชีวภาพหลากหลายชนิด รวมถึงโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพวัสดุชีวภาพเซลล์ที่มีชีวิต กลุ่ม^{เซลล์}เช่นเนื้อเยื่อ ขนาดเล็ก และอวัยวะขนาดเล็กบนชิปและโครงสร้างเซลล์-วัสดุแบบไฮบริด^{[ 1 ]}

การผลิตทางชีวภาพได้รับการนิยามว่า "การสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีฟังก์ชันทางชีวภาพโดยอัตโนมัติด้วยโครงสร้างจากเซลล์ที่มีชีวิต โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ วัสดุชีวภาพ กลุ่มเซลล์ เช่น เนื้อเยื่อขนาดเล็ก หรือโครงสร้างวัสดุเซลล์ลูกผสม ผ่านการพิมพ์ทางชีวภาพหรือการประกอบทางชีวภาพ และกระบวนการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อในภายหลัง" โดยสมาคมการผลิตทางชีวภาพระหว่างประเทศ (ISBF) ^{[ 3 ]}

การพิมพ์ชีวภาพ : วิธีนี้ใช้การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการวางเซลล์ที่มีชีวิตและวัสดุชีวภาพเป็นชั้นๆ เพื่อสร้างโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนซึ่งเลียนแบบเนื้อเยื่อตามธรรมชาติ การพิมพ์ชีวภาพช่วยให้สามารถวางเซลล์หลายประเภทได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อที่หลากหลายได้^{[ 4 ]}

การผลิตทางชีวภาพช่วยให้นักวิจัยสามารถผสมผสานเทคนิคการผลิตเข้ากับการพิมพ์ 2 มิติ/3 มิติ และการผลิตทางชีวภาพและการประกอบทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่มีชีวิตและใช้งานได้จริงแบบ 3 มิติ โดยใช้วัสดุชีวภาพ อัจฉริยะและ เข้ากันได้กับเซลล์^{[ 4 ]}

นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาเทคนิคการสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะทางชีวภาพเพื่อต่อสู้กับปัญหาการขาดแคลนผู้บริจาคอวัยวะ ทั่วโลก โดยการสร้างโครงสร้างที่สนับสนุนการเจริญเติบโตและการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เนื้อเยื่ออย่างง่าย เช่น ผิวหนังและกระดูกอ่อน ได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ในทางคลินิกแล้วเนื้อเยื่อที่สร้างขึ้น เหล่านี้ สามารถใช้สำหรับการปลูกถ่ายหรือเป็นแบบจำลองสำหรับการทดสอบยาแม้จะมีความก้าวหน้าในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ แต่ก็ยังมีข้อเสียใหญ่หลวงในการผลิตเนื้อเยื่อและอวัยวะ 3 มิติที่ซับซ้อนและใช้งานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอวัยวะที่จำเป็นอย่างเร่งด่วนในการปลูกถ่าย^{[ 5 ]}

ความก้าวหน้าในการพิมพ์ชีวภาพนำไปสู่การสร้างโครงสร้างคล้ายอวัยวะ เช่น เนื้อเยื่อตับและไต ซึ่งส่งเสริมการรักษาที่เร็วขึ้นและภาวะแทรกซ้อนหลังการปลูกถ่ายน้อยลง เนื่องจากสร้างขึ้นจากเซลล์ของผู้ป่วยโดยเฉพาะ จึงช่วยขจัดปัญหาการปฏิเสธการปลูกถ่าย แม้ว่าอวัยวะที่พิมพ์ได้ซึ่ง ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ สำหรับการปลูกถ่ายยังคงเป็นเป้าหมายในอนาคต แต่ความก้าวหน้าในปัจจุบันบ่งชี้ถึงศักยภาพที่สำคัญในการแก้ไขปัญหาการขาดแคลนอวัยวะ^{[ 6 ]}

การสร้างใหม่ ในร่างกายมักส่งผลให้เกิดเนื้อเยื่อเส้นใยที่มีสารอาหารไม่เพียงพอและการไหลเวียนของเลือดไม่ดี การใช้หมึกชีวภาพเช่น GelMAช่วยให้สามารถสร้างอวัยวะภายนอกร่างกายได้อย่างควบคุมด้วยการประกอบและการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อที่แม่นยำก่อนการปลูกถ่าย ^{[ 4 ​​]}อย่างไรก็ตาม อวัยวะที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อการทำงานต้องเผชิญกับความท้าทาย เนื่องจากนักวิจัยไม่สามารถควบคุมกระบวนการตามธรรมชาติหลังการปลูกถ่ายได้ ดังนั้น การผลิตทางชีวภาพจึงมุ่งเป้าไปที่การสร้างอวัยวะภายนอกร่างกาย ซึ่งการสร้างเนื้อเยื่อสามารถอยู่ภายใต้สภาวะที่มนุษย์ควบคุมได้ ^{[ 4 ]}ยังคงมีความท้าทายทางเทคโนโลยีอย่างมาก แม้ว่าการพิมพ์อวัยวะแบบ 3 มิติจะก้าวหน้าไปมากแล้ว แต่ก็ยังมีความจำเป็นที่จะต้องมีคุณสมบัติทางชีวภาพและการทำงานทางชีวภาพที่ดีขึ้น แม้ว่าจะมีการทดลองที่ประสบความสำเร็จและผลกระทบเล็กน้อยในปัจจุบัน แต่การประยุกต์ใช้การพิมพ์อวัยวะแบบ 3 มิติในวงกว้างยังไม่ตรงตามเกณฑ์ทั้งสองนี้ ดังนั้น นักวิจัยจึงเผชิญกับความท้าทายในการค้นหาวัสดุที่ตรงตามเกณฑ์ทั้งสอง ^{[ 6 ]}