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

Внуки лунохода Внуки лунохода

Экскурсия в инженерный центр беспилотных технологий «Яндекса»

Популярная механика
Спортивный интерес Спортивный интерес

Как банки улучшают привилегии для своих премиальных клиентов

Деньги
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Одна вокруг света: пустынные пейзажи Патагонии и путешествие через нацпарк Пуйеуэ Одна вокруг света: пустынные пейзажи Патагонии и путешествие через нацпарк Пуйеуэ

213-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Патагония

Forbes
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
Каникулы в джунглях Каникулы в джунглях

О странствиях в тропических дебрях, начавшихся при необычных обстоятельствах

Вокруг света
Выйти из тени Выйти из тени

Когда любимое хобби приносит деньги: как избежать проблем с законом

Лиза
Почему базовые футболки на тебя не садятся: вот в чем реальная проблема Почему базовые футболки на тебя не садятся: вот в чем реальная проблема

Почему хваленая база порой разочаровывает больше всего

VOICE
Гран-туризмо Гран-туризмо

Квадратиш, практиш, вояж

Автопилот
У принца Гарри диагностировали СДВГ. Что это за заболевание и как оно проявляется у взрослых? У принца Гарри диагностировали СДВГ. Что это за заболевание и как оно проявляется у взрослых?

В чем выражается СДВГ у взрослых людей? Как его выявить?

Psychologies
Это не хлам: 10 советских вещей, которые не стоит выбрасывать Это не хлам: 10 советских вещей, которые не стоит выбрасывать

Эти 10 вещей из прошлого точно следует оставить — они ещё пригодятся вам!

ТехИнсайдер
Как компания Boto помогает обучать сотрудников и открывать футбольные секции Как компания Boto помогает обучать сотрудников и открывать футбольные секции

О том, как превратить скучный онбординг в переписку в мессенджере

Forbes
«Женщины с Венеры»: почему отличия в физиологии могут помочь в покорении Марса «Женщины с Венеры»: почему отличия в физиологии могут помочь в покорении Марса

Женщина — это «коварная соблазнительница на борту»

Forbes
Налоговый чекап: почему он важен и нужен для каждой компании Налоговый чекап: почему он важен и нужен для каждой компании

Что такое налоговой чекап?

Inc.
Рынок комбикормов вырос вопреки проблемам Рынок комбикормов вырос вопреки проблемам

Топ-25 крупнейших компаний выпустили более 21 млн т продукции

Агроинвестор
Медленно, но верно Медленно, но верно

Что такое slow cooking и какие блюда можно готовить не спеша?

Лиза
Правила жизни Фила Найта Правила жизни Фила Найта

Фил Найт: бизнесмен, сооснователь компании Nike

Правила жизни
Что не так с ответственностью бизнеса за утечки данных Что не так с ответственностью бизнеса за утечки данных

Как компании будут нести ответственность за утечки персональных данных?

Forbes
Партизаны подлинные и мнимые Партизаны подлинные и мнимые

Каким было партизанское движение во время Второй мировой войны?

Дилетант
Апгрейд: как максимально эффективно использовать свой гараж Апгрейд: как максимально эффективно использовать свой гараж

Несколько простых советов помогут максимально эффективно использовать ваш гараж

4x4 Club
Как понять, что твой метаболизм замедлился: эти признаки должна знать каждая женщина 40+ Как понять, что твой метаболизм замедлился: эти признаки должна знать каждая женщина 40+

В каком возрасте метаболизм начинает меняться? Почему это происходит?

VOICE
Портрет в портрете Портрет в портрете

Иногда атрибуции сплетаются в исторические цепочки

Дилетант
Настройка звука Настройка звука

Звуковые медитации считаются лучшим способом восстановить силы

Grazia
Палеогенетики прочитали ДНК Балто Палеогенетики прочитали ДНК Балто

Балто оказался генетически ближе всего к беспородным аляскинским ездовым собакам

N+1
«Сумерки», только лучше? Что мы знаем о новом сериале по вампирской саге Стефани Майер «Сумерки», только лучше? Что мы знаем о новом сериале по вампирской саге Стефани Майер

Неужели мы снова увидим красивую историю любви Эдварда и Беллы?

VOICE
«Не отступать от цели, не обвинять всех вокруг и не жалеть себя»: как попасть в список Forbes «Не отступать от цели, не обвинять всех вокруг и не жалеть себя»: как попасть в список Forbes

Какими качествами необходимо обладать, чтобы попасть в список богатейших

Psychologies
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
Почему перед футбольным матчем вместе с футболистами на поле выходят дети? Почему перед футбольным матчем вместе с футболистами на поле выходят дети?

Как зародилась традиция выходить на футбольное поле вместе с детьми?

ТехИнсайдер
Как определить, что вы готовы к семейной жизни: чек-лист из 7 вопросов Как определить, что вы готовы к семейной жизни: чек-лист из 7 вопросов

Как понять, что партнеры уже достаточно созрели для нового этапа отношений?

Psychologies
Это вам не мусор! Учимся с умом использовать пластиковые хомуты в доме и на даче Это вам не мусор! Учимся с умом использовать пластиковые хомуты в доме и на даче

Хомуты могут быть полезны для хранения продуктов и экспресс-ремонта одежды

ТехИнсайдер
Открыть в приложении