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
Как стартап Writer решает большие проблемы генеративного ИИ Как стартап Writer решает большие проблемы генеративного ИИ

Writer обещает клиентам, что их языковые модели не будут фантазировать

Forbes
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
«Это может случиться с любой из нас»: почему женщины становятся бездомными — 3 причины «Это может случиться с любой из нас»: почему женщины становятся бездомными — 3 причины

По каким причинам женщины становятся бездомными и как им помочь

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
Федор Емельяненко: брат за брата Федор Емельяненко: брат за брата

История-боль про одного из главных бойцов России

Maxim
Молнии над водой Молнии над водой

Как выглядят гонки Formula E1 на электрических лодках с подводным крылом?

ТехИнсайдер
Может ли подруга заменить мать: история одной женской дружбы Может ли подруга заменить мать: история одной женской дружбы

Отрывок из книги «Элиза и Беатриче. История одной дружбы»

Forbes
Запретов больше нет Запретов больше нет

Ешь углеводы даже на диете! Лови список продуктов для похудения

Лиза
22-летний актер Колуччи умер после 12 операций, сделанных ради сходства с Чимином из BTS 22-летний актер Колуччи умер после 12 операций, сделанных ради сходства с Чимином из BTS

Сэйнт Вон Колуччи хотел быть похожим на своего кумира и умер, пытаясь

VOICE
Заехать по-соседски Заехать по-соседски

На длинные майские праздники мы решили махнуть на машине в Республику Беларусь!

Лиза
Топ-6 самых полезных бенчмарков для смартфона Топ-6 самых полезных бенчмарков для смартфона

Рассказываем о самых полезных бенчмарках с точки зрения простого пользователя

CHIP
Правила жизни Фила Найта Правила жизни Фила Найта

Фил Найт: бизнесмен, сооснователь компании Nike

Правила жизни
Для чего мурлыкают кошки и как громко они могут это делать Для чего мурлыкают кошки и как громко они могут это делать

Почему кошки мурлычат и как они это делают?

ТехИнсайдер
Огоньку не найдется? Огоньку не найдется?

Как сексуальные проблемы могут разрушить даже крепкий союз?

Лиза
Профессия мечты: чем занимается дегустатор — и почему не каждый может им стать Профессия мечты: чем занимается дегустатор — и почему не каждый может им стать

В чем заключается профессия дегустатора? Каких навыков она требует?

Psychologies
Было время! Лучшие российские фильмы, которые помогут вспомнить нулевые Было время! Лучшие российские фильмы, которые помогут вспомнить нулевые

Фильмы российских режиссеров, талантливо воссоздающие атмосферу нулевых

VOICE
Автостопом по Галактике: как Orbit Fab привлек почти $30 млн на заправки в космосе Автостопом по Галактике: как Orbit Fab привлек почти $30 млн на заправки в космосе

Кто инвестирует в стартап и в чем уникальность проекта Orbit Fab

Forbes
7 неочевидных признаков депрессии, которые вы могли пропустить, — проверьте себя и близких 7 неочевидных признаков депрессии, которые вы могли пропустить, — проверьте себя и близких

Как понять, что человек в депрессии?

Psychologies
ПАИ с удобствами и без ПАИ с удобствами и без

Какая недвижимость доступна в ЗПИФах розничным инвесторам

Деньги
«Власть становится прочной, но хрупкой»: интервью социолога Дмитрия Рогозина «Власть становится прочной, но хрупкой»: интервью социолога Дмитрия Рогозина

Ограничение свободы слова и криминализация инакомыслия — это удар по власти

Forbes
Рис с пшеницей и обработанным мясом повысили глобальную заболеваемость диабетом Рис с пшеницей и обработанным мясом повысили глобальную заболеваемость диабетом

Несбалансированное питание привело к 14,1 миллиона случаев сахарного диабета

N+1
Машины, которых нам не хватает Машины, которых нам не хватает

Российские автомобили стали главными на отечественном рынке

Деньги
Новая Карди Би: как российская исполнительница стала звездой турецкого рэпа и героиней Forbes Новая Карди Би: как российская исполнительница стала звездой турецкого рэпа и героиней Forbes

Ася Ализаде — историй звезды турецкого рэпа

VOICE
Тайна острова Фланнан: что случилось с тремя смотрителями маяка 123 года назад? Тайна острова Фланнан: что случилось с тремя смотрителями маяка 123 года назад?

Трое мужчин вышли темной ночью в 1900 году, и их больше никогда не видели

ТехИнсайдер
Максимализм минимализма Максимализм минимализма

«Город Устинов»: в поисках благодарного зрителя

Weekend
5 типов токсичных родителей: как исправить отношения — психологический разбор 5 типов токсичных родителей: как исправить отношения — психологический разбор

Пять типов токсичных матерей и отцов и способы пересмотреть отношения с ними

Psychologies
Эффект акрасии: что и как заставляет нас действовать вопреки здравому смыслу Эффект акрасии: что и как заставляет нас действовать вопреки здравому смыслу

Как эффект акрасии влияет на жизнь человека?

Psychologies
Только не гугли: чем опасна самодиагностика по статьям из Интернета? Только не гугли: чем опасна самодиагностика по статьям из Интернета?

Почему не стоит увлекаться самодиагностикой?

Здоровье
Человек с железными легкими: как живет Пол Александер, который уже более 68 лет не покидает железную капсулу Человек с железными легкими: как живет Пол Александер, который уже более 68 лет не покидает железную капсулу

Врачи пророчили ему скорую смерть, но, вопреки всему, он жив!

ТехИнсайдер
Открыть в приложении