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
«Дом опустел, а я не заметила»: история о том, как умирала моя хрущевка «Дом опустел, а я не заметила»: история о том, как умирала моя хрущевка

Как ощущается прощание с домом? И почему дом — это не просто стены и крыша?

Psychologies
Александр Крайнов: «Нейросеть не заменит людей в общении, размышлении и умении договариваться» Александр Крайнов: «Нейросеть не заменит людей в общении, размышлении и умении договариваться»

Как нейросети повлияют на профессии и когда они станут привычным инструментом

РБК
Харассмент в медицине: почему женщинам-врачам и медсестрам так сложно себя защитить Харассмент в медицине: почему женщинам-врачам и медсестрам так сложно себя защитить

Женщины-врачи и медсестры в России регулярно сталкиваются с домогательствами

Forbes
Чип спешит на помощь искусственному интеллекту Чип спешит на помощь искусственному интеллекту

Спрос на ChatGPT потянул вверх капитализацию производителей полупроводников

Эксперт
Сказка с хорошим отцом Сказка с хорошим отцом

Если существует материнский инстинкт, есть ли отцовский?

Men Today
Автомобили Бориса Ельцина. На чем ездил первый президент России Автомобили Бориса Ельцина. На чем ездил первый президент России

Перечисляем все автомобили Бориса Ельцина

РБК
Одевай VS надевай Одевай VS надевай

Ошибки в речи, которые выдают в тебе безграмотного человека

Лиза
Пять «красных флажков», говорящих о том, что от партнера пора уходить Пять «красных флажков», говорящих о том, что от партнера пора уходить

Если оставаться в отношениях дальше, это принесет больше вреда, чем пользы

Psychologies
Аглая Тарасова Аглая Тарасова

Аглая Тарасова умеет и в Золушку-мажорку, и в летчицу-валькирию

Собака.ru
Рыба моей мечты Рыба моей мечты

В России действительно много разнообразной рыбы и есть чем гордиться

Bones
Кундалини-йога приносит уникальную пользу мозгу Кундалини-йога приносит уникальную пользу мозгу

12-недельный курс кундалини-йоги принес испытуемым ряд ощутимых преимуществ

ТехИнсайдер
Неопознанные кольцевые объекты Вселенной Неопознанные кольцевые объекты Вселенной

Ученые несколько лет строят гипотезы о происхождении странных радиокругов

Знание – сила
Не для слабонервных! Американец отрезал отцу голову и записал с ней видео на YouTube Не для слабонервных! Американец отрезал отцу голову и записал с ней видео на YouTube

Бывший служащий США записал шокирующее видео на YouTube

ТехИнсайдер
Для тех, кому некогда худеть Для тех, кому некогда худеть

Нет времени на диету? Тогда просто скорректируйте питание, уменьшив калорийность

Лиза
Около половины видов мигрирующих животных столкнулись с падением численности Около половины видов мигрирующих животных столкнулись с падением численности

Мигрирующие животные особенно подвержены влиянию человеческой деятельности

N+1
Что делают стюардессы, пока пассажиры спят: 5 интересных фактов Что делают стюардессы, пока пассажиры спят: 5 интересных фактов

Что происходит в самолете, когда пассажиры засыпают?

ТехИнсайдер
Эксцентрик, англоман, эксгибиционист. Как одевался Даниил Хармс Эксцентрик, англоман, эксгибиционист. Как одевался Даниил Хармс

О пиджаках, гетрах, кепке, трости и трубке Даниила Хармса

СНОБ
Крах идеала Крах идеала

Что такое красота? Универсальна ли она для всех?

Вокруг света
«Любит — не любит»: 5 явных сигналов того, что человек в вас заинтересован «Любит — не любит»: 5 явных сигналов того, что человек в вас заинтересован

В вопросах выявления симпатии важно все: и язык тела, и то, что вы обсуждаете

Psychologies
ПИФы всплывают за деньгами ПИФы всплывают за деньгами

Высокая ставка сделала денежные фонды самыми интересными для инвесторов

Монокль
Звезда «Слова пацана» Рузиль Минекаев рассказал о том, как пережил смерть отца Звезда «Слова пацана» Рузиль Минекаев рассказал о том, как пережил смерть отца

Рузиль Минекаев признался, что потерял папу еще в детстве

Psychologies
Древовидный папоротник превратил отмирающие вайи в корни Древовидный папоротник превратил отмирающие вайи в корни

Древовидный папоротник научился получать больше азота из почвы

N+1
Как биржевой игрок Давид Амарян стал крупным рантье Как биржевой игрок Давид Амарян стал крупным рантье

Давид Амарян отлично подходил европейским продавцам как покупатель

Forbes
Собаки с вытянутыми мордочками живут дольше коротконосых пород Собаки с вытянутыми мордочками живут дольше коротконосых пород

В зависимости от породы собаки могут жить от 5,5 до 15 лет. Что на это влияет?

ТехИнсайдер
«Земля плоская: Генеалогия ложной идеи» «Земля плоская: Генеалогия ложной идеи»

Как Христофор Колумб стал символом триумфа над средневековьем

N+1
Первая физико-географическая экспедиция С.О. Макарова Первая физико-географическая экспедиция С.О. Макарова

Как капитан 2 ранга и моряк до мозга костей ходил в экспедицию по степи

Наука и Техника
Мусорные острова: почему нельзя просто так взять и убрать пластик из океана? Мусорные острова: почему нельзя просто так взять и убрать пластик из океана?

Даже если человечество остепенится, избавиться от мусора будет уже невозможно

ТехИнсайдер
Литва от моря и до моря Литва от моря и до моря

История Литвы: от первого правителя до образования Речи Посполитой

Дилетант
CERN разрабатывает роботов-собак для работы в подземных лабиринтах Большого адронного коллайдера CERN разрабатывает роботов-собак для работы в подземных лабиринтах Большого адронного коллайдера

Новый робот-собака очень нужен: он может пройти там, где другие роботы не могут

ТехИнсайдер
Открыть в приложении