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
«Пока люди выходят из дома на улицу, с офлайн-торговлей все будет хорошо» «Пока люди выходят из дома на улицу, с офлайн-торговлей все будет хорошо»

Чего хотят розничные офлайн-бизнесы от банка?

Деньги
Кочубеи Кочубеи

На крови Василия Леонтьевича Кочубея возвысился весь его род

Дилетант
Дойти до конца цепочки Дойти до конца цепочки

Как Россия может достичь технологического суверенитета в сфере производства РЗМ

Монокль
Каникулы в джунглях Каникулы в джунглях

О странствиях в тропических дебрях, начавшихся при необычных обстоятельствах

Вокруг света
Последний поход генерала Юденича Последний поход генерала Юденича

Осенью 1919 года гражданская война в России достигла кульминации

Дилетант
Почему важно сознательно заботиться о себе? Вот как это улучшит уровень жизни: простые факты Почему важно сознательно заботиться о себе? Вот как это улучшит уровень жизни: простые факты

Забота о себе и самодисциплина — две концепции, которые не кажутся связанными

ТехИнсайдер
Современная космология – точная наука Современная космология – точная наука

Космологии многое предстоит сделать в будущем, но серьезный фундамент уже создан

Знание – сила
Моя вторая мама? Моя вторая мама?

Как выстраивать отношения со свекровью, не ломая себя

Лиза
«Наша работа состоит из череды ошибок»: психотерапевт о своих неудачах в работе с клиентами «Наша работа состоит из череды ошибок»: психотерапевт о своих неудачах в работе с клиентами

Как психологи проживают неудачные кейсы и превращают их в точку роста

Psychologies
Андрогинная ведьма, звезда декаданса, пугало. Как одевалась поэтесса Зинаида Гиппиус Андрогинная ведьма, звезда декаданса, пугало. Как одевалась поэтесса Зинаида Гиппиус

Мужские костюмы, прозрачное платье, ожерелье из колец — стиль Зинаиды Гиппиус

СНОБ
6 важных документалок в жанре true crime: что они рассказывают нам о серийных убийцах и как влияют на полицейские расследования 6 важных документалок в жанре true crime: что они рассказывают нам о серийных убийцах и как влияют на полицейские расследования

Документальные фильмы о маньяках, которые обнажают болевые точки социума

Правила жизни
«Бедные-несчастные», «Аркейн», «Карнивал Роу»: 12 фильмов и сериалов в стиле стимпанк «Бедные-несчастные», «Аркейн», «Карнивал Роу»: 12 фильмов и сериалов в стиле стимпанк

Фильмы, которые объединяют технологии и декоративно-прикладное искусство

Правила жизни
Без сахара Без сахара

Что будет, если перестать есть сахар

Лиза
Таинственный код: что такое почтовый индекс и зачем он нужен Таинственный код: что такое почтовый индекс и зачем он нужен

При отправлении письма нас просят указать шестизначный индекс — зачем?

ТехИнсайдер
5 фактов из жизни Ромы Желудя: секс-зависимость, эскорт, смерть мамы и не только 5 фактов из жизни Ромы Желудя: секс-зависимость, эскорт, смерть мамы и не только

Самые интересные моменты из большого интервью Ромы Желудя

Psychologies
Повреждение нервной ткани при вирусной инфекции объяснили инфильтрацией T-лимфоцитами Повреждение нервной ткани при вирусной инфекции объяснили инфильтрацией T-лимфоцитами

Тяжесть неврологических симптомов лихорадки Зика зависит не от титра вируса

N+1
New Horizons заметила повышенную запыленность Пояса Койпера New Horizons заметила повышенную запыленность Пояса Койпера

Плотность частиц пыли в Поясе Койпера падает медленнее, чем это предсказывают

N+1
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
Одевай VS надевай Одевай VS надевай

Ошибки в речи, которые выдают в тебе безграмотного человека

Лиза
Виагра снижает риск развития болезни Альцгеймера на 18% ниже Виагра снижает риск развития болезни Альцгеймера на 18% ниже

Виагра, помимо прочего, также может снижать риск развития болезни Альцгеймера

ТехИнсайдер
Глюкометр: какой лучше выбрать для контроля сахара Глюкометр: какой лучше выбрать для контроля сахара

Разбираемся, какими бывают и какой выбрать глюкометр для дома

CHIP
Почему обезьяны все чаще нападают на людей в Таиланде, Японии и Индии Почему обезьяны все чаще нападают на людей в Таиланде, Японии и Индии

Почему макаки нападают на людей? Восстание обезьян началось?

ТехИнсайдер
«Моя Римская империя»: почему в трудных ситуациях наши мысли фокусируются на чем-то странном и как это нам помогает «Моя Римская империя»: почему в трудных ситуациях наши мысли фокусируются на чем-то странном и как это нам помогает

Как зародился феномен «Моя Римская империя» и чем он полезен (или вреден)?

Psychologies
Почти на миллион тонн больше потребности Почти на миллион тонн больше потребности

В России может быть выработано до 7 млн тонн сахара

Агроинвестор
Как вирусы могут изменить океан и помочь в борьбе с глобальным потеплением Как вирусы могут изменить океан и помочь в борьбе с глобальным потеплением

Ученые сосредоточились на вирусах, помогающих улавливать углекислый газ в море

ТехИнсайдер
Как ускорить браузер Google Chrome: несколько небанальных советов Как ускорить браузер Google Chrome: несколько небанальных советов

Как ускорить работу браузера Google Chrome без банальностей вроде чистки кэша

ТехИнсайдер
11 фильмов ужасов о зубах и дантистах 11 фильмов ужасов о зубах и дантистах

Ищете, чем бы взбодриться перед визитом к пугающему с детства врачу?

Maxim
Правда ли, что OLED-экраны выгорают? Правда ли, что OLED-экраны выгорают?

Все слышали, что OLED экраны выгорают, но так ли это?

CHIP
Юрий Чернов: «Пьер Карден сказал: «Мне так захотелось побыть на вашем месте...» Юрий Чернов: «Пьер Карден сказал: «Мне так захотелось побыть на вашем месте...»

«Сейчас я играю в театре ровно полвека — солидный юбилей!»

Караван историй
Открыть в приложении