Запасные части для пациента из тканей самого пациента

НаукаHi-Tech

Биологическая 3D-печать в России

Запасные части для пациента из тканей самого пациента

Владимир Тесленко, кандидат химических наук

Биологическая 3D-печать устраняет проблему отторжения пересаженного органа. Фото: Ilia Yefimovich / picture alliance / Getty Images

3D-биопринтинг, 3D-биопечать биообъектов, а также биофабрикация как самостоятельное направление разработок в области тканевой инженерии стали формироваться в начале 2000-х годов. Это явилось альтернативой широко применяемым в медицине методам протезирования, имплантирования и трансплантации.

У искусственных органов имеются недостатки, один из главных состоит в отторжении чуждого человеческому организму инородного материала. Пересадка человеческих органов от донора также сопровождается серьезными побочными эффектами, в результате пациент с пересаженным органом вынужден до конца жизни употреблять фармацевтические препараты, препятствующие отторжению пересаженного органа. 3D-биопечать, основанная на живых клетках самого пациента, в принципе устраняет этот недостаток.

Новый важный термин биопринтинга — скаффолд (англ. scaffold — строительные леса), то есть матрицы для заполнения клетками и формирования целевой ткани организма человека.

Биопринтинг — это технология создания тканеинженерных конструкций (называемых скаффолдами) с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток, а сама конструкция имитирует для них то микроокружение, которое в дальнейшем способствует формированию новой, строго определенной ткани. Технология 3D-биопринтинга, как правило, включает в себя экструзию (выдавливание) биоматериала с клетками, послойно воссоздающую структуры биологических тканей. Для этой технологии требуются три составляющие:

1) биопринтер — роботизированное устройство, позволяющее послойно создавать трехмерные биологические объекты согласно заданным характеристикам из компьютерной модели;

2) клеточный материал пациента (определенного вида и после специальной подготовки);

3) вспомогательные материалы природного, синтетического или смешанного происхождения как основа биомиметического 3D-матрикса (своего рода строительные леса).

Динамика открытых закупок биопринтеров и биочернил в 2017–2022 годах (млн руб.)

Открытые закупки биопринтеров, биочернил и услуг с их применением выявлены на портале «Закупки.гов.ру» в количестве 10 ед. Всего на торгах было приобретено 9 принтеров, в том числе 3 ед. южнокорейской компании Rokit (один — модели Invivo Premium и два — Invivo 4D6), испанский Regemat, шведский Cellink модель BIO X. Приобретателями выступили МИСИС, Казанский (Приволжский) федеральный университет, НИУ ИТМО, СПбПУ Петра Великого, ФГБУ «НМИЦ онкологии», МГМСУ им. А. И. Евдокимова, НМИЦ ТО им. Р. Р. Вредена, Инженерно-физический институт биомедицины МИФИ, НИИ космических технологий им. С. П. Королева, Самарский государственный медицинский университет, Московский фармацевтический завод №18. Общая сумма закупок составила 68,6 млн руб. Из рисунка видно, что закупки осуществлялись неравномерно, причем 84% пришлось на 2022 год. Возможно, в 2022 году проявилась точка бифуркации в биопринтинге РФ.

Этапы биопринтинга

Обычно биопринтинг осуществляют в пять этапов.

Первый этап — это подготовка. Он включает моделирование будущего трехмерного объекта, культивирование клеточного материала, а также подбор материала для матриксов под конкретный тип трехмерной биопечати. При проектировании объекта печати оператор задает размеры, геометрию, количество слоев и другие характеристики модели в соответствии с решаемыми задачами и на основе данных о конфигурации зоны имплантации, полученных с помощью МРТ или КТ. Заданную структуру цифровых трехмерных моделей можно точно воссоздать с использованием трехмерного проектирования в системе автоматизированного программирования (САПР) или в CAD-формате (Computer Aided Design), после чего трехмерная модель может быть сохранена в STL или AMF-форматах. В дальнейшем эту модель, конечно, потребуется «подрихтовать» с учетом возможностей конкретного биопринтера и материала.

Следующий этап называется «слайсинг». По аналогии со стандартной 3D-печатью требуется создать для биопринтера «дорожную карту». В этот момент определяется вся траектория движения печатающей головки: где-то она просто передвигается, где-то двигается и «печатает», по завершении слоя печати — переходит на второй слой, или же происходит смена печатающей головки (если используется несколько биоматериалов).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Терапия фотосессией: как заново познакомиться с собой на съемке Терапия фотосессией: как заново познакомиться с собой на съемке

Как процесс фотосессии может раскрыть человека заново

Psychologies
Падение Голиафа: каким будет финал Международной космической станции Падение Голиафа: каким будет финал Международной космической станции

Как убрать из космоса самый большой в истории космический аппарат?

Наука
Роуд-муви Ларисы Роуд-муви Ларисы

История бывшей секс-работницы Ларисы, которая открыла парикмахерскую на колесах

СНОБ
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
Огромный орган из-за инцеста? Удивительная история человека с самым длинным носом! Огромный орган из-за инцеста? Удивительная история человека с самым длинным носом!

В 18 веке один цирковой артист поражал жителей Англии своим огромным органом

ТехИнсайдер
Все только по делу Все только по делу

Какой Chery выбрать для бизнеса

Автопилот
Налоговик в штате и «инфоюристы»: как чета Блиновских годами нарушала налоговое законодательство и не боялась последствий Налоговик в штате и «инфоюристы»: как чета Блиновских годами нарушала налоговое законодательство и не боялась последствий

Как Блиновская годами игнорировала ФНС и что из этого вышло

Inc.
На пороге сверхспособностей На пороге сверхспособностей

Может ли человек развить в себе сверхспособности?

Знание – сила
День рождения Рунета. Посмотрите, как выглядели первые сайты на домене .ru День рождения Рунета. Посмотрите, как выглядели первые сайты на домене .ru

Погружаемся в ностальгию и вспоминаем, как выглядели первые сайты Рунета

Правила жизни
Древнейший житель Пуэрто-Рико с прямой радиоуглеродной датировкой умер более 3500 лет назад Древнейший житель Пуэрто-Рико с прямой радиоуглеродной датировкой умер более 3500 лет назад

Ученые исследовали пять доисторических захоронений с острова Пуэрто-Рико

N+1
6 продуктов, от которых советуют отказаться нейробиологи для здоровья мозга 6 продуктов, от которых советуют отказаться нейробиологи для здоровья мозга

Наши пищевые привычки также играют большую роль в здоровье мозга

ТехИнсайдер
В Южной Африке опасная кобра попала в кабину пилота! Он спас всех пассажиров В Южной Африке опасная кобра попала в кабину пилота! Он спас всех пассажиров

Пилотов готовят к множеству сценариев, но точно не к борьбе со змеями в кабине

ТехИнсайдер
«Для твоего же блага!»: чем опасна навязчивая любовь — размышления психолога «Для твоего же блага!»: чем опасна навязчивая любовь — размышления психолога

Перед тем, как «причинять добро» близкому, неплохо выяснить, что для него любовь

Psychologies
Дмитрий Храбров: «Задачу еврозамещения можно считать выполненной» Дмитрий Храбров: «Задачу еврозамещения можно считать выполненной»

Какие вызовы ждут российскую электротехническую отрасль?

РБК
На стыке эпох На стыке эпох

Уникальный интерьер в духе дореволюционных петербургских домов

SALON-Interior
Как распознать нарцисса на первом свидании: 6 признаков — обратите внимание Как распознать нарцисса на первом свидании: 6 признаков — обратите внимание

Признаки, которые помогут распознать опасное поведение нарцисса

Psychologies
Очаровательные крохи с красивым голосом: 4 занимательных факта о пеночках Очаровательные крохи с красивым голосом: 4 занимательных факта о пеночках

Эти небольшие птички из обширного рода радуют нас своими песнями на природе

Вокруг света
Циклическое переключение сценариев смерти вдвое продлило жизнь дрожжей Циклическое переключение сценариев смерти вдвое продлило жизнь дрожжей

Ученые смогли отрегулировать пути клеточного старений дрожжей

N+1
Сколько вешать в граммах: какое количество крема, тоника, сыворотки и масла надо наносить на лицо Сколько вешать в граммах: какое количество крема, тоника, сыворотки и масла надо наносить на лицо

Очень важно наносить уходовую косметику в правильной последовательности

VOICE
Весёлые наклейки концептов доказывают, что у Jeep всё ещё есть чувство юмора Весёлые наклейки концептов доказывают, что у Jeep всё ещё есть чувство юмора

Дизайнер экстерьера Jeep разгуливает с целым портфелем забавных наклеек

4x4 Club
Спортивный комплекс: 5 несносных типов мужчин-спортсменов Спортивный комплекс: 5 несносных типов мужчин-спортсменов

Пять типов спортивный парней, от которых стоит держаться подальше

VOICE
Кружок по выживанию Кружок по выживанию

Что делать, если коллега пытается сделать всё, чтобы ты лишилась работы?

VOICE
Как автодилер из Чикаго стал миллиардером благодаря бумаге для самокруток Как автодилер из Чикаго стал миллиардером благодаря бумаге для самокруток

Как сын торговца подержанными автомобилями из Чикаго попал в клуб миллиардеров

Forbes
На американских горках: 10 самых разбогатевших за год российских миллиардеров На американских горках: 10 самых разбогатевших за год российских миллиардеров

10 самых удачливых миллиардеров увеличили свое состояние на $77,4 млрд

Forbes
Красный маркер обиды Красный маркер обиды

Зачем нужна обида? И как с ней жить?

Здоровье
BIM-моделирование: как оцифровать мысли инженера BIM-моделирование: как оцифровать мысли инженера

BIM-моделирование: как создают цифровые модели производств и безлюдных рудников

ТехИнсайдер
Ошибка выживавшего Ошибка выживавшего

Как опыт нелюбви сделал Виктора Шкловского настоящим писателем

Weekend
Деменция или простая забывчивость: в чем разница — объяснение врача Деменция или простая забывчивость: в чем разница — объяснение врача

В какой момент стоит начать бить тревогу, подозревая деменцию?

Psychologies
Фантазия, она — моя Фантазия, она — моя

Прокладываем кратчайший путь к самым ярким оргазмам

Men Today
Открыть в приложении