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
Как выбрать беспроводные наушники: главные характеристики Как выбрать беспроводные наушники: главные характеристики

Как выбрать качественные беспроводные наушники и уложиться в бюджет?

ТехИнсайдер
«Эфиопия — наша!» «Эфиопия — наша!»

В 1936 году фашистская Италия ликовала: над столицей Эфиопии поднялся их флаг

Дилетант
Приглушенные голоса. Юлия Петрачук — о фестивале оперной музыки, написанной женщинами Приглушенные голоса. Юлия Петрачук — о фестивале оперной музыки, написанной женщинами

Как женщины участвуют в современной академической музыке и необычных операх?

СНОБ
Норманны vs славяне. 300-летняя война Норманны vs славяне. 300-летняя война

Кого призвали старейшины: братьев-славян или братьев-варягов?

Дилетант
Непростая паста Непростая паста

Несколько не очень известных в России, но популярных в Италии видов пасты

Bones
Что такое стрессоустойчивость и как ее развить: советы психологов Что такое стрессоустойчивость и как ее развить: советы психологов

Как действительно стать устойчивым к стрессу?

РБК
Кундалини-йога приносит уникальную пользу мозгу Кундалини-йога приносит уникальную пользу мозгу

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

ТехИнсайдер
Надо поговорить Надо поговорить

Зачем же искусство small talk нужно современной занятой женщине?

VOICE
Пан товарищ Пан товарищ

Для многих в Польше и за её пределами Войцех Ярузельский был «главой хунты»

Дилетант
Тысяча заводов – одно детище: самолет Тысяча заводов – одно детище: самолет

Невзрачные с виду детали – плоды труда заготовительно-штамповочного производства

Наука и техника
Платежи попали под прицел Платежи попали под прицел

Российский бизнес столкнулся с серьезными проблемами при проведении платежей

Монокль
Если вас отвергли: 7 советов, как это пережить Если вас отвергли: 7 советов, как это пережить

Как пережить разрыв с близким человеком, если он произошел не по вашему желанию

Psychologies
Как отказаться от достигаторства и начать жить: 6 советов Как отказаться от достигаторства и начать жить: 6 советов

Как начать ценить свое время и свою жизнь вне карьеры?

Psychologies
10 советов, которые помогут вернуть вашей жизни смысл 10 советов, которые помогут вернуть вашей жизни смысл

Что можно сделать, чтобы снова увидеть ценность своего существования?

Psychologies
Жора Крыжовников, Евгений Сангаджиев и другие кинематографисты – о фильмах, которые их сформировали Жора Крыжовников, Евгений Сангаджиев и другие кинематографисты – о фильмах, которые их сформировали

Современные кинематографисты — о самых знаковых фильмах в их жизни

Правила жизни
В США появился первый летчик-ас со времен Вьетнама. Вас удивит, на чем он летает В США появился первый летчик-ас со времен Вьетнама. Вас удивит, на чем он летает

Новое пополнение в ряду американских асов. Знакомьтесь, капитан Эрл Ирхарт Пятый

ТехИнсайдер
Подробная инструкция для хозяек: как почистить индукционную варочную панель разными способами Подробная инструкция для хозяек: как почистить индукционную варочную панель разными способами

Как правильно мыть индукционную плиту, чтобы её не повредить?

ТехИнсайдер
Как стартап по внедрению ИИ в МРТ-диагностику для богатых биохакеров привлек $21 млн Как стартап по внедрению ИИ в МРТ-диагностику для богатых биохакеров привлек $21 млн

Как стартап Ezra пытается донести важность МРТ и есть ли в этом смысл

Forbes
Антистресс в офисе: как работодатели берегут психику своих сотрудников Антистресс в офисе: как работодатели берегут психику своих сотрудников

Как компании помогают своим сотрудникам справляться с негативными эмоциями?

Inc.
Говорить от своего имени: как японская придворная дама требовала гражданских прав Говорить от своего имени: как японская придворная дама требовала гражданских прав

О удивительной карьере Тосико Кисида, японской придворной дамы

Forbes
От Kia до BMW. Какие еще машины попали в список лучших и худших в 2024-м От Kia до BMW. Какие еще машины попали в список лучших и худших в 2024-м

Самые лучшие автомобили и машины, которые в шоуруме лучше обойти стороной

РБК
Короткие волны, споты и риф-брейки: где серферам покататься на доске в Приморье? Короткие волны, споты и риф-брейки: где серферам покататься на доске в Приморье?

Лучшие серф-пляжи в окрестностях Владивостока

Правила жизни
В России стартовали продажи новых кроссоверов DFSK. Что это за машины В России стартовали продажи новых кроссоверов DFSK. Что это за машины

Кроссоверы DFSK — что это за автомобили и подойдут ли они россиянам?

РБК
«Готов ли я умереть за нее?»: Брэдли Купер признался, что сомневался в любви к дочери «Готов ли я умереть за нее?»: Брэдли Купер признался, что сомневался в любви к дочери

Любовь родителей, как оказывается, приходит не сразу — история Брэдли Купера

Psychologies
Почему в Китае приговорили к смерти австралийского писателя и за какие преступления казнили иностранцев в КНР Почему в Китае приговорили к смерти австралийского писателя и за какие преступления казнили иностранцев в КНР

Почему в Китае приговорили писателя и за что в КНР казнят туристов

СНОБ
О чем говорит запах нашего тела О чем говорит запах нашего тела

Что такое ЛОС? Как наш запах дает понять, кто мы такие и насколько здоровы?

ТехИнсайдер
Почему мы думаем, что не заслуживаем счастья: 6 причин Почему мы думаем, что не заслуживаем счастья: 6 причин

Откуда берется это ощущение — «я недостоин хорошей жизни/благополучия»?

Psychologies
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
20 лучших ролей Тома Круза за всю карьеру 20 лучших ролей Тома Круза за всю карьеру

От кумира тинейджеров до одного из главных актеров Голливуда

Правила жизни
Открыть в приложении