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

Жесткое небо «Спектра-РГ» Жесткое небо «Спектра-РГ»

Уникальная спутниковая платформа составляет детальную карту вселенной

Популярная механика
Секретный ингредиент Секретный ингредиент

Стареть, оставаясь здоровым, – мечта любого человека

Здоровье
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Тайные линии Блашко: что скрывает наша кожа Тайные линии Блашко: что скрывает наша кожа

Человеческая кожа скрывает сложные узоры линий, о которых вы вряд ли подозревали

ТехИнсайдер
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
«Я хочу того, на что есть право у каждого человека»: каково это — быть аутистом «Я хочу того, на что есть право у каждого человека»: каково это — быть аутистом

Отрывок из книги «Искатели закономерностей» об аутизме

Psychologies
Наталья Зубаревич: «Произошло перераспределение инвестиционных потоков между регионами» Наталья Зубаревич: «Произошло перераспределение инвестиционных потоков между регионами»

Наталья Зубаревич — к какому кризису стоит готовиться бизнесу

РБК
Не могу избавиться от эмоциональной зависимости, как быть? Отвечает психолог Не могу избавиться от эмоциональной зависимости, как быть? Отвечает психолог

Эмоциональная зависимость случается не только в любовных отношениях

VOICE
До самых до окраин До самых до окраин

Для снабжения труднодоступных территорий пригодятся дроны

ТехИнсайдер
Сергей Соловьев. О дружбе с Абдуловым, Янковским, Тихоновым и Михалковым Сергей Соловьев. О дружбе с Абдуловым, Янковским, Тихоновым и Михалковым

Как я вообще сумел пробиться в режиссеры?

Коллекция. Караван историй
10 вещей, которые ни в коем случае нельзя хранить на подоконнике 10 вещей, которые ни в коем случае нельзя хранить на подоконнике

Можно ли использовать подоконник «полкой» для хранения вещей?

ТехИнсайдер
По деревянным биркам на мумиях можно восстановить климат древнего Египта По деревянным биркам на мумиях можно восстановить климат древнего Египта

Какими были климатические условия древнего Египта?

ТехИнсайдер
Оливия Мэннинг: «Друзья и герои. Балканская трилогия». Жизнь на фоне катастрофы Оливия Мэннинг: «Друзья и герои. Балканская трилогия». Жизнь на фоне катастрофы

Продолжение истории молодой пары Гарриет и Гая на фоне Второй мировой войны

СНОБ
«Дело микробиологов» «Дело микробиологов»

За что арестовали ученых-микробиологов?

Дилетант
Пальчики оближешь! 5 оригинальных и очень вкусных маринадов для шашлыка Пальчики оближешь! 5 оригинальных и очень вкусных маринадов для шашлыка

Мы собрали подборку лучших маринадов для шашлыка — выбирайте любой!

ТехИнсайдер
«Связанные насмерть»: хоррор с Рэйчел Вайс об экспериментах над беременными женщинами «Связанные насмерть»: хоррор с Рэйчел Вайс об экспериментах над беременными женщинами

История сестер, открывающих гинекологическую клинику, вышла на новый уровень

Forbes
Удачное начало Удачное начало

Как преобразить загородный дом после зимы?

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

История-боль про одного из главных бойцов России

Maxim
Где на самом деле похоронен Александр Великий: посмертная тайна легендарного полководца Где на самом деле похоронен Александр Великий: посмертная тайна легендарного полководца

Ученые пытаются разобраться, где мог быть похоронен Александр Македонский

ТехИнсайдер
Шамиль Идиатуллин, «До февраля» — триллер о серийном убийце Шамиль Идиатуллин, «До февраля» — триллер о серийном убийце

Глава из романа Шамиля Идиатуллина «До февраля»

СНОБ
Узнайте интересные факты о легендарной франшизе «Терминатор» Узнайте интересные факты о легендарной франшизе «Терминатор»

«Терминатор" до сих пор может поразить своими содержанием и историей создания

ТехИнсайдер
В чем проблема бодипозитива, или почему “много” жира — плохо В чем проблема бодипозитива, или почему “много” жира — плохо

Бодипозитив может стать еще одной крайностью отношений с внешностью

ТехИнсайдер
«Что ты с собой сделала»: с какими стереотипами сталкиваются женщины с татуировками «Что ты с собой сделала»: с какими стереотипами сталкиваются женщины с татуировками

Почему тату у женщин — это нормально?

Forbes
Окаменевшая молния: посмотрите на минерал, который образовался в результате грозы при 1220 °C Окаменевшая молния: посмотрите на минерал, который образовался в результате грозы при 1220 °C

Ученые обнаружили в горной породе, спекшейся от удара молнии, новый минерал

Вокруг света
Илистые прыгуны и тетраподы независимо научились моргать ради жизни на суше Илистые прыгуны и тетраподы независимо научились моргать ради жизни на суше

Илистые прыгуны — необычные рыбы, которые живут на суше — моргают

N+1
Экспедиционный Volkswagen Amarok. В двух шагах от идеала Экспедиционный Volkswagen Amarok. В двух шагах от идеала

Volkswagen Amarok — идеальное средство для автономных путешествий

4x4 Club
«Преприятный человек» «Преприятный человек»

Почти 200 лет не утихают споры вокруг фигуры Леонтия Дубельта

Дилетант
Держим курс на весну Держим курс на весну

7 советов, как освежить интерьер квартиры в новом сезоне

Лиза
Всегда в активе! Всегда в активе!

Правда ли тренировки заряжают энергией?

Лиза
ГАЗ на плаву: как работает нижегородский автозавод Олега Дерипаски ГАЗ на плаву: как работает нижегородский автозавод Олега Дерипаски

Как сейчас работает автозавод Олега Дерипаски

Forbes
Открыть в приложении