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 проверить серебро на подлинность и отличить его от других металлов Как проверить серебро на подлинность и отличить его от других металлов

Как же выяснить наверняка, такие уж ценные бабушкины ложки?

РБК
Спасти императора Иоанна Спасти императора Иоанна

XVIII век Российского государства — «заговорщицкое» столетие

Дилетант
Константин Юшкевич: «Меня должны окружать приятные люди, чтобы не шел на работу как на каторгу» Константин Юшкевич: «Меня должны окружать приятные люди, чтобы не шел на работу как на каторгу»

Подходит мужчина-ровесник и осыпает восторгами: «Вы так нравитесь моей маме!»

Коллекция. Караван историй
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Почему родительская любовь связана с трудностями и как с ними справиться Почему родительская любовь связана с трудностями и как с ними справиться

Почему родительская любовь — одно из наиболее трудных и глубоких чувств в мире

РБК
Почему с горных вершин не спускают погибших там туристов Почему с горных вершин не спускают погибших там туристов

Трупы буквально усеивают Эверест, но никто не спешит их хоронить, почему?

Maxim
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
Интересные игры в дорогу: во что можно поиграть в машине и поезде Интересные игры в дорогу: во что можно поиграть в машине и поезде

Перед длительной дорогой стоит позаботиться о том, как развлечь себя и детей

РБК
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
Маленький пассажир большого корабля. Зачем в космос отправят первый в мире арт-объект в виде осьминога Маленький пассажир большого корабля. Зачем в космос отправят первый в мире арт-объект в виде осьминога

В чем смысл запуска предметов человеческого творчества за пределы Земли?

СНОБ
История Дэвида Кореша: крах безумного лидера секты, который готовился к концу света История Дэвида Кореша: крах безумного лидера секты, который готовился к концу света

Кем был лидер секты «Ветвь Давидова» Дэвид Кореш?

ТехИнсайдер
Любовь и эволюция: как мы выбираем пару и причем тут хвосты и перья Любовь и эволюция: как мы выбираем пару и причем тут хвосты и перья

Какие эволюционные механизмы влияют на то, кого мы считаем сексуальными?

Forbes
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
Травы: добро и здоровье Травы: добро и здоровье

Русскую кухню невозможно представить без трав

Bones
Как набрать мышечную массу: научный подход к идеальному телу Как набрать мышечную массу: научный подход к идеальному телу

Секрет подтянутого, рельефного тела заключается не только в тренировках

ТехИнсайдер
Выйти из режима ожидания Выйти из режима ожидания

Некоторая любовь сродни зависимости: в них много стойкости, но мало радости

Psychologies
Бывший священник Сергий, школьница Баффи и братья Гримм. Мистические фильмы про охотников за нечистью Бывший священник Сергий, школьница Баффи и братья Гримм. Мистические фильмы про охотников за нечистью

Подборка самых известных охотников за темными силами из кино и сериалов

СНОБ
Madonna Madonna

Madonna — самая коммерчески успешная певица в истории мировой музыки

ЖАРА Magazine
По любви По любви

История безответной любви – для думающих людей, которые прожили жизнь

Grazia
Как сделать покрытие любой сковородки антипригарным: лайфхак, которым пользовались еще советские хозяйки Как сделать покрытие любой сковородки антипригарным: лайфхак, которым пользовались еще советские хозяйки

Есть несколько способов сделать любую сковороду антипригарной дома

ТехИнсайдер
Сегодня в меню: почему кинематограф стал одержим темой еды Сегодня в меню: почему кинематограф стал одержим темой еды

В последние годы кино и телевидение буквально захватили гастрономические проекты

Правила жизни
11 российских фильмов последних лет, которые и вправду можно смотреть 11 российских фильмов последних лет, которые и вправду можно смотреть

Российские фильмы, которые вас удивят

Maxim
Билет в бизнес-класс Билет в бизнес-класс

Один день за рулем Chery Arrizo 8

Автопилот
РПП и ОКР: от каких психических расстройств могут страдать домашние животные РПП и ОКР: от каких психических расстройств могут страдать домашние животные

Ментальному здоровью вашего четвероногого друга тоже требуется внимание

ТехИнсайдер
Авианосцы постройки Великобритании и Франции, часть 2. Франция Авианосцы постройки Великобритании и Франции, часть 2. Франция

Два авианосца Франции, «Бретань» («Bretagne») и «Прованс» («Provence»)

Наука и техника
Не просто фитнес: как танец влияет на нашу личность Не просто фитнес: как танец влияет на нашу личность

Танец — это не просто вид искусства, но и способ сделать свою жизнь лучше

VOICE
Место силы Место силы

Двухэтажная квартира в здании бывшей фабрики

SALON-Interior
Саундтрек к «Брату-2»: как сложилась жизнь музыкантов Саундтрек к «Брату-2»: как сложилась жизнь музыкантов

Чем сейчас заняты музыканты «Би-2» и создатели легендарного саундтрека

Maxim
История главного символа Московского Кремля: почему рубиновые звезды никогда не гаснут? История главного символа Московского Кремля: почему рубиновые звезды никогда не гаснут?

Какие события вынудили погасить главный символ Красной площади?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении