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

Коммерциализация — главный козырь любого университета Коммерциализация — главный козырь любого университета

Автобус для Арктики, удивительный бетон и модули для управления техникой

Наука
Шпинат: полезные свойства популярного и вкусного растения Шпинат: полезные свойства популярного и вкусного растения

Шпинат влияет на здоровье глаз, кровяное давление и многое другое

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
«Убила детей, чтобы отомстить мужчине»: Медея — как менялась интерпретация древнегреческого мифа «Убила детей, чтобы отомстить мужчине»: Медея — как менялась интерпретация древнегреческого мифа

Кто же такая Медея: хладнокровная детоубийца или обманутая женщина?

Psychologies
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Ксения Реченская Ксения Реченская

Как бельевой бренд Corporelle сначала расширился, а потом снова стал локальным?

Собака.ru
Эрнст Тельман: списан в архив Эрнст Тельман: списан в архив

История немецкого коммуниста Эрнста Тельмана

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
Двойники Двойники

Почему под разными брендами встречаются такие похожие модели

Автопилот
Кнут и пряник: 3 распространенных способа удержать партнера — выводы ученых Кнут и пряник: 3 распространенных способа удержать партнера — выводы ученых

Три стратегии, которыми мы пользуемся, чтобы сохранить отношения

Psychologies
Музыкальная пауза: история народного хита Музыкальная пауза: история народного хита

Вспоминаем историю главной песни Михаила Круга

Правила жизни
«Я умен, зол и завистлив»: почему пьесы Александра Островского востребованы сегодня «Я умен, зол и завистлив»: почему пьесы Александра Островского востребованы сегодня

Нина Шалимова рассказывает о феномене драматурга Островского

Forbes
Не будь как Меган Маркл: 10 правил этикета, которые нужно соблюдать в Великобритании Не будь как Меган Маркл: 10 правил этикета, которые нужно соблюдать в Великобритании

Разбираем бунтарство Меган Маркл

Psychologies
Роборука может идентифицировать объект одним прикосновением Роборука может идентифицировать объект одним прикосновением

Ученые разработали роботизированную руку, которая использует сенсорное осязание

ТехИнсайдер
Сокровища тропического леса Сокровища тропического леса

Античность и раннее христианство тянулись к деревьям. Средневековье их отторгало

Вокруг света
«Когорта добромыслящих» «Когорта добромыслящих»

Специализированная политическая полиция появилась по «обдуманному плану»

Дилетант
«Я могу проспать 14 часов и все равно чувствовать усталость»: что такое гиперсомния — рассказ от первого лица «Я могу проспать 14 часов и все равно чувствовать усталость»: что такое гиперсомния — рассказ от первого лица

Каково жить, когда почти все время хочется спать?

Psychologies
«Карело-финские мифы» «Карело-финские мифы»

От «Калевалы» и птицы-демиурга до чуди и саамов

N+1
Выдавливание и токсичность: как работодатели реагируют на «тихое увольнение» Выдавливание и токсичность: как работодатели реагируют на «тихое увольнение»

Работодатели отвечают на «тихое увольнение» «тихим выдавливанием»

Forbes
Как кроссовки Nike Cortez рассорили американцев с японцами и покорили гангстеров Как кроссовки Nike Cortez рассорили американцев с японцами и покорили гангстеров

«Кортезы» — пара, которая помогла Форресту Гампу пересечь страну пешком

Правила жизни
«Продолжают завоевывать пространство»: как женщины меняют образ жизни и облик городов «Продолжают завоевывать пространство»: как женщины меняют образ жизни и облик городов

Почему без демократии невозможно сделать город удобным

Forbes
Странная привычка из прошлого: правда ли, что средневековые люди спали сидя? Странная привычка из прошлого: правда ли, что средневековые люди спали сидя?

Что такое "вертикальный сон" и практиковался ли он людьми из Средних веков?

ТехИнсайдер
Партизаны подлинные и мнимые Партизаны подлинные и мнимые

Каким было партизанское движение во время Второй мировой войны?

Дилетант
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
Как основавший гиганта доставки Lalamove бывший игрок в покер стал миллиардером Как основавший гиганта доставки Lalamove бывший игрок в покер стал миллиардером

Как Чоу Шин Юк создал гигантскую логистическую компанию Lalamove

Forbes
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
Страшное сияние совершенного разума: почему мы боимся искусственного интеллекта и как преодолеть страх? Страшное сияние совершенного разума: почему мы боимся искусственного интеллекта и как преодолеть страх?

Откуда взялся страх перед искусственным интеллектом и насколько он опасен?

Правила жизни
Сколько чувств на самом деле необходимы человеку Сколько чувств на самом деле необходимы человеку

У любого могут возникнуть сомнения в том, что наши чувства ограничиваются пятью

ТехИнсайдер
Эти Эти

Самые вредные для кишечника перекусы - избегай их, чтобы помочь своему телу

VOICE
Солнце в банке Солнце в банке

Как выбрать ту, которую по праву можно назвать «царицей полей»?

Лиза
Открыть в приложении