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
Антон Андрейчиков: «Мы развиваем не только ребенка, но и его родителей» Антон Андрейчиков: «Мы развиваем не только ребенка, но и его родителей»

История создания студии Platoshka из уст одного из ее основателей

Монокль
Конфликт на экране Конфликт на экране

Пять пронзительных экранизаций израильско-палестинского конфликта

Дилетант
Правило «2-2-2»: как паре стать счастливее с помощью простых ритуалов Правило «2-2-2»: как паре стать счастливее с помощью простых ритуалов

Отношения с партнером превратились в рутину?

Psychologies
Быстро – не значит без ошибок Быстро – не значит без ошибок

Человек разумный очень сильно отличается от других представителей животного мира

Знание – сила
Археологи свили веревки по палеолитической технологии Археологи свили веревки по палеолитической технологии

Археологи исследовали 35-тысячелетний выпрямитель с отверстиями

N+1
Татьяна Кравченко: «Я сейчас абсолютно довольна своим одиночеством. Не стала ни для кого музой» Татьяна Кравченко: «Я сейчас абсолютно довольна своим одиночеством. Не стала ни для кого музой»

«На третьих «Сватах» я влюбилась в Федора Добронравова. Но зря я открылась ему»

Караван историй
Платежи попали под прицел Платежи попали под прицел

Российский бизнес столкнулся с серьезными проблемами при проведении платежей

Монокль
«Воланд — не печальный душный дед»: кто и почему сексуализирует героя из «Мастера и Маргариты» «Воланд — не печальный душный дед»: кто и почему сексуализирует героя из «Мастера и Маргариты»

Сексуализировать Воланда — иметь специфичный вкус?

Psychologies
Пластмассовый мир проиграл Пластмассовый мир проиграл

Как советские хиппи не хотели никого победить — но все изменили

Weekend
Автопортрет эмигранта в бетоне Автопортрет эмигранта в бетоне

Как Любеткин хотел взорвать Лондон принципами социалистического строительства

Weekend
Красота внутри Красота внутри

Минималистичный интерьер в доме сталинской постройки

SALON-Interior
5 вопросов, которые стоит себе задать, прежде чем вернуться к бывшему партнеру 5 вопросов, которые стоит себе задать, прежде чем вернуться к бывшему партнеру

Можно ли достичь счастья со второй попытки с прежним партнером?

Psychologies
«Стриптиз» Джанет Джексон, неудачные фото Бейонсе и средний палец M.I.A: самые яркие и скандальные выступления в истории Супербоула «Стриптиз» Джанет Джексон, неудачные фото Бейонсе и средний палец M.I.A: самые яркие и скандальные выступления в истории Супербоула

Самые впечатляющие Halftime show в перерыве Супербоула

СНОБ
Я — сноб: художник Егор Кошелев Я — сноб: художник Егор Кошелев

Художник Егор Кошелев — об опасности снобизма в искусстве

СНОБ
Болезнь Гоголя? Узнайте, как людей с «каталепсией» хоронили в гробах заживо! Болезнь Гоголя? Узнайте, как людей с «каталепсией» хоронили в гробах заживо!

Когда-то от погребения некоторых людей буквально «спасал звонок в колокол»

ТехИнсайдер
Секс, ужас и королева: 20 лучших британских сериалов последних лет Секс, ужас и королева: 20 лучших британских сериалов последних лет

Собрали для вас лучшие сериалы из Великобритании

Правила жизни
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
Без спутников и самолетов: как в Средневековье создавали точные карты местности Без спутников и самолетов: как в Средневековье создавали точные карты местности

Рассказываем, какими были первые географические карты

ТехИнсайдер
Аглая Тарасова Аглая Тарасова

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

Собака.ru
Fine dining Fine dining

Файн-дайнинг не может быть безликим, это авторская история

Bones
Как в магазине: 3 проблемы онлайн-знакомств Как в магазине: 3 проблемы онлайн-знакомств

Какие подводные камни скрывают онлайн-знакомства и как их избежать?

Psychologies
Тесты, эзотерика, нейропомощники: каким стал рынок онлайн-знакомств Тесты, эзотерика, нейропомощники: каким стал рынок онлайн-знакомств

Разбираемся в рынке онлайн-знакомств с помощью экспертов

РБК
«Роль Волка пришла ко мне в нужный момент» «Роль Волка пришла ко мне в нужный момент»

Влад Ценёв — о международных проектах, манипуляциях и мечтах

OK!
Работа в две смены: 4 совета матерям, которые совмещают карьеру и воспитание детей Работа в две смены: 4 совета матерям, которые совмещают карьеру и воспитание детей

Как мультизадачность женщин сказывается на их детях и самих матерях?

Psychologies
Белка в доме: как ухаживать за грызуном Белка в доме: как ухаживать за грызуном

Стоит ли заводить белку в качестве домашнего животного?

ТехИнсайдер
Никогда не оставайся Никогда не оставайся

Мотивы и маршруты перемещения кинорежиссеров в пространстве

Weekend
Аристократка и кастрат Аристократка и кастрат

Биография жившего в Москве XVIII века итальянского эмигранта Пьетро Мускьетти

Weekend
«Амазонки» Сталина «Амазонки» Сталина

Уникальное женское соединение из СССР со сложной служебно-боевой судьбой

Дилетант
«Добрая дочь Витовта» «Добрая дочь Витовта»

Для средневековой истории ребёнок на престоле — практически гарантия смуты

Дилетант
Открыть в приложении