Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов

МонокльHi-Tech

Напечатайте меня на принтере

Российские ученые проведут в космосе первый в мире эксперимент по биопечати эквивалентов трубчатых органов, что приблизит трансплантологию к получению полноценных функциональных органов

Александр Лабыкин

Единственный в мире портативный магнитный биопринтер «Орган.Авт» существует лишь в четырех экземплярах, один из которых сейчас в космосе

И вновь мы в чем-то первые: в марте на Международной космической станции с помощью новейшей технологии 4D-биопечати создадут трубчатые органы человека.

Ученые лишь сравнительно недавно научились печатать на 3D-принтерах и вживлять, в основном животным, отдельные простые ткани, не требующие сосудов (кожу, хрящи и уши), щитовидную железу и части печени. Но кто первым сумеет напечатать ветви сосудов, тот определит и возглавит следующий этап эволюции биопринтинга, нацеленный на создание сложноструктурированных органов, в том числе сердца. Такую цель преследуют сотрудники Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС и энтузиасты лаборатории 3D Bioprinting Solutions, которые и попытаются напечатать в космосе эквиваленты трубчатых органов человека. Отсутствие гравитации позволит клеткам равномерно собраться в единый объект — на Земле это удается сделать только с помощью сильных магнитных полей. Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов — не за счет мощных магнитных воздействий, обеспечить которые очень дорого и сложно, а с помощью уникального и пока засекреченного гибридного материала, обладающего памятью формы. При печати в относительной невесомости он должен заставить живые клетки свернуться в устойчивый эластичный цилиндр — именно это и позволяет назвать новую технологию 4D-биопечатью. Успех такого эксперимента станет еще одним шажком на пути к доступной трансплантологии.

Большой секрет маленькой компании

НИТУ МИСИС — альма-матер множества новых материалов, позволяющих делать невозможное возможным. Суперпрочное, супертермостойкое, суперпластичное и все прочие «супер» и «ультра» в основном рождаются здесь. В Институте биомедицинской инженерии, который работает на стыке материаловедения, медицины и техники для нее, специалисты сейчас готовят биоматериалы и приспособления к отправке на МКС для проведения эксперимента «Магнитная фабрикация», в ходе которого космонавты попробуют напечатать на 3D-биопринтере эквивалент кровеносных сосудов, аорты, мочеточников и прочих органов.

— Сами в космос не летите для чистоты эксперимента? — спрашиваю встречающего меня в лабиринтах МИСИС директора Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, кандидата физико-математических наук Федора Сенатова, за плечами которого десятки значимых научных разработок в сфере материаловедения.

Директор Института биомедицинской инженерии Федор Сенатов уверен, что эксперимент на МКС ускорит создание эквивалентов трубчатых органов человека для последующего создания полноценных функциональных органов

— Самому лететь необходимости нет, хотя я бы не отказался, — отвечает ученый. — На Байконур поедет команда наших специалистов, они подготовят материалы и клетки, для которых были разработаны специальные кюветы. Таковых требует материал, обладающий памятью формы. Именно он должен позволить биоклеткам и коллагену во время печати свернуться в трубочку, причем так, чтобы живые клетки оказались внутри, а не снаружи биополимерной основы. С космонавтами, которые будут проводить манипуляции с биопринтером, мы будем постоянно на связи. Готовую трубчатую биоконструкцию доставят в нашу лабораторию. Если все пройдет успешно, думаю, нам удастся создать кровеносные сосуды на Земле уже года через три. Пока трудно добиться свободной левитации биочастиц в 3Dпринтере: нужны магниты мощностью кратно большей, чем те, что там сейчас установлены».

— Как материал может «помнить форму», которую никогда не принимал?

— Существуют материалы с памятью формы, как металлические, так и полимерные, но мало примеров их успешного совмещения с клетками. Материалу различными путями придается нужная временная форма, которая после определенного воздействия, например при нагреве, становится постоянной. В этом эксперименте мы формировали гибридный материал. Вот, кстати, и наш герой. — Сенатов останавливается возле прибора, похожего на закругленную микроволновку. — Первый в мире магнитный биопринтер «Орган.Авт», на таком же будут напечатаны биоэквиваленты трубчатых органов в космосе.

Гонка «биоспринтинга»

«Орган.Авт» создан в той же лаборатории, что и первый российский 3D-биопринтер Fabion, — 3D Bioprinting Solutions, основал которую управляющий партнер компании «Инвитро» Александр Островский. На должность научного руководителя лаборатории он пригласил известного специалиста в области клеточной биологии профессора Владимира Миронова, который до этого много практиковал за рубежом, возглавляя там различные центры биомедицинской направленности. Миронов считается одним из основоположников 3D-биопечати — во всяком случае, за точку отсчета в данной области принято брать его статью об этой технологии, опубликованную в 2003 году.

В том же 2003-м биоинженер Томас Боланд из Университета Клемсона (США) описал метод биопечати, основанный на традиционной технологии струйной печати, для которой был взят принтер компании HP. Вскоре после этого Владимир Миронов с соавторами предложили метод экструзионной биопечати: в качестве клеточного материала использовались не отдельные клетки, наносимые на «каркас», а сфероиды — шарообразные агрегаты из клеток, которые могут сливаться друг с другом, образуя единую тканевую структуру. Идея использования сфероидов пришла к Миронову после экспериментов его коллеги Бобби Томпсона. Томпсон разрезал сердце эмбриона цыпленка, имеющее форму трубки, на отдельные колечки, вывернул их наизнанку и нанизал на цилиндр. В течение нескольких дней колечки срослись и стали сокращаться как единая структура.

Так или иначе, эксперименты в области биопечати функциональных органов начались. Первыми эту идею подхватили трансплантологи, поскольку донорские органы, как и их искусственные заменители, обычно отторгаются организмом и пациентам приходится пожизненно принимать тяжелые антикоагулянты, подавляя иммунную систему. Кроме того, даже в развитых странах доноров по статистике дожидаются в среднем всего 10 из 60 пациентов. 3D-печать открывает поистине революционные перспективы, поскольку предполагает создание нового органа из собственных клеток больного, не вызывающих иммунного сопротивления.

Далее события стали развиваться стремительно: сейчас каждые три-пять лет появляются новые методы биопечати. В изначальном общем определении биопринтинг — это технология создания тканеинженерных конструкций с использованием клеточного материала. Первично здесь применяли так называемые скаффолды (в переводе с английского — «строительные леса») — каркасы, которые задают нужную форму органа или его части и не позволяют клеткам развалиться. При этом скаффолды имитируют для клеток микроокружение, которое при вживлении способствует формированию ткани заданного типа со всевозможными «ходами» для клеточного обмена. Так клетки получают возможность вести полноценную жизнедеятельность и размножаться. В случае имплантации их система сливается с «инфраструктурой» организма с его сложнейшими биохимическими процессами.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как вести мировую экономическую войну Как вести мировую экономическую войну

О природе экономического роста, происходящего сейчас в России

Монокль
Грусть длиной в полгода: что такое «сезонная депрессия» и как ее распознать Грусть длиной в полгода: что такое «сезонная депрессия» и как ее распознать

Почему наступает «сезонная депрессия» и что можно сделать, чтобы ее победить

Forbes
IIoT: есть где развернуться IIoT: есть где развернуться

Разработчики прогнозируют рост рынка продуктов для индустриального интернета

Монокль
Только через мой труд Только через мой труд

Что такое трудоголизм и как от него уберечься без вреда для карьеры?

Men Today
Каникулы в джунглях Каникулы в джунглях

О странствиях в тропических дебрях, начавшихся при необычных обстоятельствах

Вокруг света
Весна на подходе: как подготовить теплые вещи к длительному хранению Весна на подходе: как подготовить теплые вещи к длительному хранению

Как сделать так, чтобы зимние вещи без повреждений дождались следующего сезона

ТехИнсайдер
Маленький Вейдер, гладиаторы и антиутопия: как ролики Супербоула меняли мир рекламы Маленький Вейдер, гладиаторы и антиутопия: как ролики Супербоула меняли мир рекламы

Культовые рекламные ролики, показанные в перерыве Супербоула

Forbes
Первые или никакие: почему мы проиграли лунную гонку Первые или никакие: почему мы проиграли лунную гонку

Проект пилотируемой экспедиции на Луну не стал в СССР национальным приоритетом

Монокль
Как детские травмы влияют на то, какой вы родитель: 8 последствий Как детские травмы влияют на то, какой вы родитель: 8 последствий

То, что вы сами пережили в детстве, может негативно отражаться на ваших детях

Psychologies
«Счастье любит тишину»: почему на самом деле эта фраза опасна? «Счастье любит тишину»: почему на самом деле эта фраза опасна?

«Счастье любит тишину»: что стоит за этими словами и так ли они безобидны?

Psychologies
Робот научился наводить порядок в незнакомом доме Робот научился наводить порядок в незнакомом доме

Робот, который способен подбирать определенные объекты в незнакомой комнате

ТехИнсайдер
«Умница с деньгами»: восемь подкастов для женщин, которые стоит послушать в 2024 году «Умница с деньгами»: восемь подкастов для женщин, которые стоит послушать в 2024 году

Лучшие зарубежные женские подкасты, которые рассказывают об актуальном

Forbes
О чем говорят машины? О чем говорят машины?

Автомобиль — не только средство передвижения, но и средство самовыражения

Men Today
Кисломолочная зависимость Кисломолочная зависимость

Почему российские йогурты, творог и сыр делаются на импортных заквасках

Агроинвестор
Бывший священник Сергий, школьница Баффи и братья Гримм. Мистические фильмы про охотников за нечистью Бывший священник Сергий, школьница Баффи и братья Гримм. Мистические фильмы про охотников за нечистью

Подборка самых известных охотников за темными силами из кино и сериалов

СНОБ
Любите литературу? Вот что нужно знать, чтобы улучшить свои навыки писателя! Любите литературу? Вот что нужно знать, чтобы улучшить свои навыки писателя!

Что нужно знать будущим писателям о языке письма?

ТехИнсайдер
Новый Lexus GX 550 стоил долгого ожидания (обзор) Новый Lexus GX 550 стоил долгого ожидания (обзор)

Lexus GX 550 действительно лучше предыдущего GX460. Причём во всех отношениях

4x4 Club
Ученые узнали эволюционное преимущество сплетен Ученые узнали эволюционное преимущество сплетен

Сплетни могут принести пользу социальным кругам

ТехИнсайдер
Авоськи, бидоны и пирамидки из картона: какой была упаковка во времена СССР Авоськи, бидоны и пирамидки из картона: какой была упаковка во времена СССР

Рассказываем, какой была упаковка для продуктов во времена Союза

ТехИнсайдер
Поразительно! Психологическая помощь по телефону способна улучшить ваше здоровье Поразительно! Психологическая помощь по телефону способна улучшить ваше здоровье

Польза от психологической помощи по телефону выше, чем от антидепрессантов

ТехИнсайдер
«В церкви Божией разгласия» «В церкви Божией разгласия»

Почему и как образовались сразу две «параллельные» русские митрополии?

Дилетант
«Голос — это про личность» «Голос — это про личность»

Элина Гейман — как музыка может исцелять или разрушать

ЖАРА Magazine
11 российских фильмов последних лет, которые и вправду можно смотреть 11 российских фильмов последних лет, которые и вправду можно смотреть

Российские фильмы, которые вас удивят

Maxim
5 самых абсурдных теорий заговора про знаменитостей. Часть III 5 самых абсурдных теорий заговора про знаменитостей. Часть III

Что масоны и рептилоиды скрывают о наших кумирах…

Maxim
На приеме у античных врачей На приеме у античных врачей

Чем болели и как лечили в античной Греции и Древнем Риме?

Знание – сила
Дмитрий Леонтьев: Jaecoo J7 и Volvo XC90 весь день таскали друг друга... Дмитрий Леонтьев: Jaecoo J7 и Volvo XC90 весь день таскали друг друга...

Как кроссовер 4х2 вытаскивал из глубокого снега полноприводного собрата

4x4 Club
Любите друг друга Любите друг друга

Анна Меликян — о том, что роли никогда не приходят случайно

OK!
Работа для стоматолога: 9 продуктов, которые вредят здоровью зубов сильнее, чем конфеты Работа для стоматолога: 9 продуктов, которые вредят здоровью зубов сильнее, чем конфеты

Какие продукты следует исключить из рациона, чтобы не навредить здоровью зубов

ТехИнсайдер
Техно-диджей Никита Забелин: Я хочу вывести электронную музыку из ночных клубов на концертные площадки Техно-диджей Никита Забелин: Я хочу вывести электронную музыку из ночных клубов на концертные площадки

Интервью с техно-диджеем Никитой Забелиным

СНОБ
Окситоцин помог мышам обойти обидчика стороной Окситоцин помог мышам обойти обидчика стороной

Механизмы, которые заставляют побежденных в драке мышей избегать агрессора

N+1
Открыть в приложении