Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов

МонокльHi-Tech

Напечатайте меня на принтере

Российские ученые проведут в космосе первый в мире эксперимент по биопечати эквивалентов трубчатых органов, что приблизит трансплантологию к получению полноценных функциональных органов

Александр Лабыкин

Единственный в мире портативный магнитный биопринтер «Орган.Авт» существует лишь в четырех экземплярах, один из которых сейчас в космосе

И вновь мы в чем-то первые: в марте на Международной космической станции с помощью новейшей технологии 4D-биопечати создадут трубчатые органы человека.

Ученые лишь сравнительно недавно научились печатать на 3D-принтерах и вживлять, в основном животным, отдельные простые ткани, не требующие сосудов (кожу, хрящи и уши), щитовидную железу и части печени. Но кто первым сумеет напечатать ветви сосудов, тот определит и возглавит следующий этап эволюции биопринтинга, нацеленный на создание сложноструктурированных органов, в том числе сердца. Такую цель преследуют сотрудники Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС и энтузиасты лаборатории 3D Bioprinting Solutions, которые и попытаются напечатать в космосе эквиваленты трубчатых органов человека. Отсутствие гравитации позволит клеткам равномерно собраться в единый объект — на Земле это удается сделать только с помощью сильных магнитных полей. Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов — не за счет мощных магнитных воздействий, обеспечить которые очень дорого и сложно, а с помощью уникального и пока засекреченного гибридного материала, обладающего памятью формы. При печати в относительной невесомости он должен заставить живые клетки свернуться в устойчивый эластичный цилиндр — именно это и позволяет назвать новую технологию 4D-биопечатью. Успех такого эксперимента станет еще одним шажком на пути к доступной трансплантологии.

Большой секрет маленькой компании

НИТУ МИСИС — альма-матер множества новых материалов, позволяющих делать невозможное возможным. Суперпрочное, супертермостойкое, суперпластичное и все прочие «супер» и «ультра» в основном рождаются здесь. В Институте биомедицинской инженерии, который работает на стыке материаловедения, медицины и техники для нее, специалисты сейчас готовят биоматериалы и приспособления к отправке на МКС для проведения эксперимента «Магнитная фабрикация», в ходе которого космонавты попробуют напечатать на 3D-биопринтере эквивалент кровеносных сосудов, аорты, мочеточников и прочих органов.

— Сами в космос не летите для чистоты эксперимента? — спрашиваю встречающего меня в лабиринтах МИСИС директора Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, кандидата физико-математических наук Федора Сенатова, за плечами которого десятки значимых научных разработок в сфере материаловедения.

Директор Института биомедицинской инженерии Федор Сенатов уверен, что эксперимент на МКС ускорит создание эквивалентов трубчатых органов человека для последующего создания полноценных функциональных органов

— Самому лететь необходимости нет, хотя я бы не отказался, — отвечает ученый. — На Байконур поедет команда наших специалистов, они подготовят материалы и клетки, для которых были разработаны специальные кюветы. Таковых требует материал, обладающий памятью формы. Именно он должен позволить биоклеткам и коллагену во время печати свернуться в трубочку, причем так, чтобы живые клетки оказались внутри, а не снаружи биополимерной основы. С космонавтами, которые будут проводить манипуляции с биопринтером, мы будем постоянно на связи. Готовую трубчатую биоконструкцию доставят в нашу лабораторию. Если все пройдет успешно, думаю, нам удастся создать кровеносные сосуды на Земле уже года через три. Пока трудно добиться свободной левитации биочастиц в 3Dпринтере: нужны магниты мощностью кратно большей, чем те, что там сейчас установлены».

— Как материал может «помнить форму», которую никогда не принимал?

— Существуют материалы с памятью формы, как металлические, так и полимерные, но мало примеров их успешного совмещения с клетками. Материалу различными путями придается нужная временная форма, которая после определенного воздействия, например при нагреве, становится постоянной. В этом эксперименте мы формировали гибридный материал. Вот, кстати, и наш герой. — Сенатов останавливается возле прибора, похожего на закругленную микроволновку. — Первый в мире магнитный биопринтер «Орган.Авт», на таком же будут напечатаны биоэквиваленты трубчатых органов в космосе.

Гонка «биоспринтинга»

«Орган.Авт» создан в той же лаборатории, что и первый российский 3D-биопринтер Fabion, — 3D Bioprinting Solutions, основал которую управляющий партнер компании «Инвитро» Александр Островский. На должность научного руководителя лаборатории он пригласил известного специалиста в области клеточной биологии профессора Владимира Миронова, который до этого много практиковал за рубежом, возглавляя там различные центры биомедицинской направленности. Миронов считается одним из основоположников 3D-биопечати — во всяком случае, за точку отсчета в данной области принято брать его статью об этой технологии, опубликованную в 2003 году.

В том же 2003-м биоинженер Томас Боланд из Университета Клемсона (США) описал метод биопечати, основанный на традиционной технологии струйной печати, для которой был взят принтер компании HP. Вскоре после этого Владимир Миронов с соавторами предложили метод экструзионной биопечати: в качестве клеточного материала использовались не отдельные клетки, наносимые на «каркас», а сфероиды — шарообразные агрегаты из клеток, которые могут сливаться друг с другом, образуя единую тканевую структуру. Идея использования сфероидов пришла к Миронову после экспериментов его коллеги Бобби Томпсона. Томпсон разрезал сердце эмбриона цыпленка, имеющее форму трубки, на отдельные колечки, вывернул их наизнанку и нанизал на цилиндр. В течение нескольких дней колечки срослись и стали сокращаться как единая структура.

Так или иначе, эксперименты в области биопечати функциональных органов начались. Первыми эту идею подхватили трансплантологи, поскольку донорские органы, как и их искусственные заменители, обычно отторгаются организмом и пациентам приходится пожизненно принимать тяжелые антикоагулянты, подавляя иммунную систему. Кроме того, даже в развитых странах доноров по статистике дожидаются в среднем всего 10 из 60 пациентов. 3D-печать открывает поистине революционные перспективы, поскольку предполагает создание нового органа из собственных клеток больного, не вызывающих иммунного сопротивления.

Далее события стали развиваться стремительно: сейчас каждые три-пять лет появляются новые методы биопечати. В изначальном общем определении биопринтинг — это технология создания тканеинженерных конструкций с использованием клеточного материала. Первично здесь применяли так называемые скаффолды (в переводе с английского — «строительные леса») — каркасы, которые задают нужную форму органа или его части и не позволяют клеткам развалиться. При этом скаффолды имитируют для клеток микроокружение, которое при вживлении способствует формированию ткани заданного типа со всевозможными «ходами» для клеточного обмена. Так клетки получают возможность вести полноценную жизнедеятельность и размножаться. В случае имплантации их система сливается с «инфраструктурой» организма с его сложнейшими биохимическими процессами.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как вести мировую экономическую войну Как вести мировую экономическую войну

О природе экономического роста, происходящего сейчас в России

Монокль
Валерия Шкирандо Валерия Шкирандо

Актриса Валерия Шкирандо дебютирует в режиссуре с сериалом «Саша и Питер»

Собака.ru
Валерий Фокин: «Для меня главное в судьбе Мейерхольда — его художественный путь» Валерий Фокин: «Для меня главное в судьбе Мейерхольда — его художественный путь»

Валерий Фокин — о судьбе Всеволода Мейерхольда

Монокль
10 советов, как определить, что человек врет 10 советов, как определить, что человек врет

Как понять, что собеседник пытается вас обмануть

Inc.
Стать тачкой номер один в России Стать тачкой номер один в России

Как в провинциальном городке за десять лет вызрело экономическое чудо

Монокль
Без паники! Без паники!

Признаки хронического стресса, о которых ты вряд ли догадывалась

Лиза
Женская линия Женская линия

Приглашенных главреда у нас сегодня два. Вернее, две: Юлия и Анна Пересильд

Psychologies
Люди из разных стран сочли низкие голоса более привлекательными Люди из разных стран сочли низкие голоса более привлекательными

Как люди воспринимают высоту голоса у других людей?

N+1
Брендинг и средства индивидуализации, или как сберечь уникальность бренда? Брендинг и средства индивидуализации, или как сберечь уникальность бренда?

Поговорим о средствах индивидуализации, товарных знаках и знаках обслуживания

Наука и техника
Болезнь после болезни Болезнь после болезни

Уменьшение кашля и насморка – только окончание острого периода ОРВИ или гриппа

Здоровье
10 полезных привычек, которые помогут поддерживать чистоту в вашем доме 10 полезных привычек, которые помогут поддерживать чистоту в вашем доме

Эти лайфхаки помогут вам убираться быстрее и научат поддерживать чистоту в доме

ТехИнсайдер
Секс, ужас и королева: 20 лучших британских сериалов последних лет Секс, ужас и королева: 20 лучших британских сериалов последних лет

Собрали для вас лучшие сериалы из Великобритании

Правила жизни
Марина Коняшкина: «Иногда на завтрак, обед и ужин у нас был только батон с красной икрой» Марина Коняшкина: «Иногда на завтрак, обед и ужин у нас был только батон с красной икрой»

Захлебываясь слезами, позвонила маме: «Все кончено, я проиграла»

Коллекция. Караван историй
Тело говорит: откуда берутся психосоматические заболевания Тело говорит: откуда берутся психосоматические заболевания

Какой беспорядок способна создать психологическая травма в теле человека?

Forbes
«Бедные-несчастные» Йоргоса Лантимоса: стимпанк-фантазия про эмансипацию, номинированная на 10 «Оскаров» «Бедные-несчастные» Йоргоса Лантимоса: стимпанк-фантазия про эмансипацию, номинированная на 10 «Оскаров»

Почему «Бедных-несчастных» Лантимоса не стоит игнорировать

Правила жизни
Когда и как нужно мыть машину? Когда и как нужно мыть машину?

Как лучше всего мыть машину?

4x4 Club
20 отличных драм за последние десять лет, которые стоит посмотреть 20 отличных драм за последние десять лет, которые стоит посмотреть

В подборке — признанные критиками драмы за последние десять лет

Правила жизни
Франк Буис: «Человек обитаемый». В поисках фантома Франк Буис: «Человек обитаемый». В поисках фантома

Отрывок из романа «Человек обитаемый», который сочетает саспенс с драмой

СНОБ
Гонка за деньгами: почему мы на нее ведемся и как выйти из этого токсичного «соревнования» Гонка за деньгами: почему мы на нее ведемся и как выйти из этого токсичного «соревнования»

Как достигаторство влияет на тело и психику человека?

Psychologies
Знаменитые фотографы, которых «отменили» Знаменитые фотографы, которых «отменили»

А вы знаете, что культура отмены коснулась и многих культовых фотографов?

Maxim
«Набрала 10 кг из-за него»: могут ли отношения стать причиной лишнего веса — мнение эксперта «Набрала 10 кг из-за него»: могут ли отношения стать причиной лишнего веса — мнение эксперта

Как эмоциональные трудности в отношениях могут привести к лишнему весу?

VOICE
Непростая паста Непростая паста

Несколько не очень известных в России, но популярных в Италии видов пасты

Bones
Крестные мамы: как снимают байопики о знаменитых преступницах Крестные мамы: как снимают байопики о знаменитых преступницах

Лучшие фильмы о легендарных гангстершах

Правила жизни
Иван Бевз: «Чем мы занимались, пока вы учили нас жить». Борьба за власть в обычной московской школе Иван Бевз: «Чем мы занимались, пока вы учили нас жить». Борьба за власть в обычной московской школе

Отрывок из романа Ивана Бевза о власти и её искушениях

СНОБ
Яркие миры Яркие миры

Разноцветные животные планеты

Вокруг света
Лимеренция живет три года: когда влюбленность становится опасной Лимеренция живет три года: когда влюбленность становится опасной

Как проявляется любовная обсессия и можно ли избавиться от фиксации?

Psychologies
Обмен дарами Обмен дарами

Почему мы нуждаемся друг в друге и как закрепить значимые для нас связи?

Psychologies
Как отказаться от достигаторства и начать жить: 6 советов Как отказаться от достигаторства и начать жить: 6 советов

Как начать ценить свое время и свою жизнь вне карьеры?

Psychologies
Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах

Морису Коллери опубликовал статью со строением этих весьма необычных существ...

Наука и жизнь
Источник счастья Источник счастья

Отмечаем международный женский день в термах

Лиза
Открыть в приложении