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
Роман бестселлер Роман бестселлер

Роман Евдокимов вопреки сложившейся моде играет не самого себя, а своих героев

Men Today
Язык в поисках понятия о себе Язык в поисках понятия о себе

Можно спорить о начальной точке, когда любой язык стал пониматься как система

Знание – сила
Топ-10 игр в жанре «интерактивное кино» на ПК: когда смотреть так же интересно, как и играть Топ-10 игр в жанре «интерактивное кино» на ПК: когда смотреть так же интересно, как и играть

Культовые проекты, обязательные к прохождению, в жанре «интерактивное кино»

CHIP
Шекспировская трагедия в стенах Царьграда Шекспировская трагедия в стенах Царьграда

Борьба за власть по-византийски

Знание – сила
Как почистить отпариватель от накипи и пыли: подробная инструкция Как почистить отпариватель от накипи и пыли: подробная инструкция

Как правильно чистить отпариватель, чтобы он вновь исправно работал

ТехИнсайдер
7 устаревших правил свиданий для женщин 7 устаревших правил свиданий для женщин

Неужели женщинам нужно искусственно пробуждать интерес мужчин на свиданиях?

Psychologies
Как-то раз под Рождество: российские звезды с непростой судьбой, которые родились 7 января Как-то раз под Рождество: российские звезды с непростой судьбой, которые родились 7 января

Появиться на свет в Рождество – еще не гарантия безоблачной жизни

VOICE
9 шагов, которые помогут справиться с одиночеством после разрыва отношений 9 шагов, которые помогут справиться с одиночеством после разрыва отношений

Какие действия помогают обрести психологическую стабильность после расставания

Psychologies
Юки-онна: как героиня японской мифологии вдохновляет создателей аниме и покемонов Юки-онна: как героиня японской мифологии вдохновляет создателей аниме и покемонов

Почему японская Снежная королева не подчиняется патриархальным традициям?

Forbes
В Китае успешно клонировали макака-резуса В Китае успешно клонировали макака-резуса

Ученые из Китая усовершенствовали технологию переноса ядер соматических клеток

N+1
Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением? Нужно ли в квартире ставить розетки с заземлением?

Можно ли пользоваться по старинке розетками без заземления?

CHIP
5 цитат Оливера Сакса, которые раскроют пользу музыки 5 цитат Оливера Сакса, которые раскроют пользу музыки

Оливер Сакс исследует силу музыкального воздействия на музыкантов пациентов

Psychologies
Как хранить новогодние украшения: 8 советов организаторов пространства Как хранить новогодние украшения: 8 советов организаторов пространства

Как создать удобную систему для хранения новогодних украшений

VOICE
Раз – и на Кузбасс Раз – и на Кузбасс

Кузбасс: уникальная природа Шерегеша и гостеприимство шорцев

Лиза
Как избавиться от фюрера Как избавиться от фюрера

Первый из заговоров антигитлеровского Сопротивления сложился в 1938 году

Дилетант
Какие продукты полезны для печени, а какие вредны Какие продукты полезны для печени, а какие вредны

Какие продукты полезны для печени: все они входят в средиземноморскую диету

РБК
5 вещей, которые не нужно делать после расставания 5 вещей, которые не нужно делать после расставания

Каких импульсивных поступков стоит избегать после расставания?

Psychologies
Плацебо наоборот Плацебо наоборот

Рассказываем, что такое эффект ноцебо и как он работает

Лиза
«Крики усиливают наслаждение?»: обязательно ли стонать во время секса «Крики усиливают наслаждение?»: обязательно ли стонать во время секса

Неужели нам приходится издавать крики, чтобы достичь вершин удовольствия?

Psychologies
Что добавить в воду, чтобы простыни стали белоснежными: стираем без отбеливателя Что добавить в воду, чтобы простыни стали белоснежными: стираем без отбеливателя

Натуральные отбеливатели для простыней и другой одежды

VOICE
Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос Можно ли мыть стекло и хрусталь в посудомоечной машине: неожиданный ответ на волнующий вопрос

На самом деле стеклянную и хрустальную посуду можно загружать в посудомойку!

ТехИнсайдер
Ирэна Бородзюля Ирэна Бородзюля

Ирэна Адамовна родилась в 1933 году и всю блокаду оставалась в родном Ленинграде

Собака.ru
Никита Благово Никита Благово

Директор музея истории школы Карла Мая был принят в экс-гимназию в 1945-м

Собака.ru
Ранние психозы связали со сниженным объемом серого вещества головного мозга Ранние психозы связали со сниженным объемом серого вещества головного мозга

Психоз с ранним началом пациентов связан с меньшим объемом серого вещества

N+1
Установка соединения Установка соединения

Зачем сращивать мозг с компьютером?

Вокруг света
Как корректно попросить у партнера справку о ЗППП? 5 вопросов и ответов сексолога Как корректно попросить у партнера справку о ЗППП? 5 вопросов и ответов сексолога

Как корректно поговорить на деликатную тему ЗППП?

Psychologies
Немного об измерении очень больших объектов Немного об измерении очень больших объектов

Километр в секунду – как пользоваться этой единицей длины?

Наука и техника
Городские огороды обвинили в повышенных выбросах углекислого газа Городские огороды обвинили в повышенных выбросах углекислого газа

Огороды в городе стали причиной повышенного выброса углекислого газа

N+1
От Оруэлла до «Мастера и Маргариты»: 7 книг, которые запрещали в СССР От Оруэлла до «Мастера и Маргариты»: 7 книг, которые запрещали в СССР

Запрещенные книги из СССР, которые заслуженно стали классикой

Правила жизни
Открыть в приложении