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

Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
Кокосовые крабы: невероятные силачи животного мира Кокосовые крабы: невероятные силачи животного мира

Кокосовые крабы могут раскалывать скорлупу кокосовых орехов

ТехИнсайдер
Боевые машины Боевые машины

Тяжелые боевые машины, которые участвуют в соревнованиях по всему миру

Популярная механика
Как Королевство Бутан тайно хранило миллионы долларов в криптовалюте Как Королевство Бутан тайно хранило миллионы долларов в криптовалюте

Буддийское королевство тайно инвестировало миллионы долларов в криптовалюту

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
Дорогая тетя: читаем фрагмент нового романа Оксаны Васякиной «Роза» Дорогая тетя: читаем фрагмент нового романа Оксаны Васякиной «Роза»

Отрывок из книги Оксаны Васякиной — как она вспоминает художницу Паулу Регу

Правила жизни
Восход и закат Великой Восход и закат Великой

«Золотой век» дворянства, крепостной гнет и реформы царствования Екатерины II

Знание – сила
Цена вопроса: что происходит с премиальными модными брендами в России Цена вопроса: что происходит с премиальными модными брендами в России

Что такое товары категории премиум и насколько они востребованы на рынке сейчас

Forbes
Жизнь под буквами Жизнь под буквами

Населенные пункты с самыми длинными названиями, состоящими из одного слова

Вокруг света
Дэниел пропал, когда ему было 13 лет. Только через 8 лет родители узнали страшную правду Дэниел пропал, когда ему было 13 лет. Только через 8 лет родители узнали страшную правду

Крупнейшее расследование в истории Квинсленда, продолжавшееся 8 лет

ТехИнсайдер
Как снять напряжение глаз во время работы за компьютером: 7 рабочих советов Как снять напряжение глаз во время работы за компьютером: 7 рабочих советов

Эти рекомендации помогут сохранить ваши глаза здоровыми, а зрение хорошим

ТехИнсайдер
На краю кутерьмы На краю кутерьмы

«Кроличья нора»: Кифер Сазерленд в параноидальном триллере в духе 1970-х

Weekend
Не приходят уведомления на часы: как решить проблему Не приходят уведомления на часы: как решить проблему

Как настроить уведомления на часах и не пропустить важный звонок или сообщение

CHIP
Смертоносные тренинги: как псевдопсихологи заманивают в секты и доводят учеников до самоубийства Смертоносные тренинги: как псевдопсихологи заманивают в секты и доводят учеников до самоубийства

Что же это за смертоносные тренинги и почему люди идут туда за помощью

Psychologies
Как бороться с отёками Как бороться с отёками

Как распознать нарушения лимфотока?

Здоровье
Евгений Плющенко: чемпионство с винтами в спине Евгений Плющенко: чемпионство с винтами в спине

История о риске всем ради спортивного успеха

Maxim
Средневековые гренландские скандинавы импортировали древесину с северо-востока Северной Америки Средневековые гренландские скандинавы импортировали древесину с северо-востока Северной Америки

По крайней мере часть древесины поступала в Гренландию в виде импорта

N+1
Физический труд и духовный отдых: 4 российских обители, которые принимают паломников Физический труд и духовный отдых: 4 российских обители, которые принимают паломников

Рассказываем, в каких монастырях можно с пользой провести несколько дней

Вокруг света
Парижские джунгли Парижские джунгли

Манера художника-самоучки Анри Руссо была далека от реализма

Вокруг света
Мундиры голубые и зелёные Мундиры голубые и зелёные

Между жандармами и армейцами всегда была взаимная неприязнь

Дилетант
Инвентаризация красоты: что такое эстетический интеллект и зачем он нужен в бизнесе Инвентаризация красоты: что такое эстетический интеллект и зачем он нужен в бизнесе

Автор книги об эстетическом интеллекте — о том, как воспитать свой вкус

Forbes
«Мест для педагогов уже мало»: как живут и работают российские учителя за границей «Мест для педагогов уже мало»: как живут и работают российские учителя за границей

Педагоги и директоры школ о том, как устроена их жизнь за границей

Forbes
Сокровища тропического леса Сокровища тропического леса

Античность и раннее христианство тянулись к деревьям. Средневековье их отторгало

Вокруг света
Почему аналитике ChatGPT не следует слепо доверять Почему аналитике ChatGPT не следует слепо доверять

Способен ли ChatGPT правильно выявлять тренды и делать прогнозы?

Forbes
Секретный ингредиент Секретный ингредиент

Стареть, оставаясь здоровым, – мечта любого человека

Здоровье
«Больше» всегда «лучше»: это предубеждение встроено прямо в язык «Больше» всегда «лучше»: это предубеждение встроено прямо в язык

Наш язык плотно связывает "увеличение" с "улучшением"

ТехИнсайдер
Электрические и магнитные свойства нейтрона измерили по отдельности Электрические и магнитные свойства нейтрона измерили по отдельности

Об измерении электрического и магнитного форм-факторов нейтрона по отдельности

N+1
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
ChatGPT пока знает бухгалтерский учет в два раза хуже, чем студенты ChatGPT пока знает бухгалтерский учет в два раза хуже, чем студенты

Как ChatGPT справится с экзаменами на бухгалтера?

ТехИнсайдер
Не для красоты: почему раньше мужчины носили пышные парики Не для красоты: почему раньше мужчины носили пышные парики

Целый век аллонжи были в моде, но надевали их далеко не для сокрытия лысины...

ТехИнсайдер
Открыть в приложении