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
7 секретов, как избежать укусов комаров без использования защитных спреев 7 секретов, как избежать укусов комаров без использования защитных спреев

Важные советы, которые помогут отпугнуть надоедливых насекомых!

ТехИнсайдер
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
«Грызня»: блестящий сериал о ненависти, мести и поисках настоящей жизни «Грызня»: блестящий сериал о ненависти, мести и поисках настоящей жизни

«Грызня» — комедийная драма о незнакомцах, решивших отравить жизнь друг другу

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
Где искать ключики от весны? Где искать ключики от весны?

Как выглядят первые вестники долгожданной весны?

Наука и жизнь
Спасательный круг Спасательный круг

Как оформить кредитные каникулы в 2023 году – пошаговая инструкция

Лиза
Внеурочная история: как террор стал фактором российской политики Внеурочная история: как террор стал фактором российской политики

Почему российская история богата примерами политического террора

Forbes
Близкий Дальний Восток, новая Анапа и поезд вместо ракет Близкий Дальний Восток, новая Анапа и поезд вместо ракет

Как мы будем путешествовать по России через 30 лет

РБК
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
Зоя Богуславская: «Портреты эпохи: Андрей Вознесенский, Владимир Высоцкий, Юрий Любимов...» Зоя Богуславская: «Портреты эпохи: Андрей Вознесенский, Владимир Высоцкий, Юрий Любимов...»

Фрагмент главы из книги «Портреты эпохи» Зои Богуславской

СНОБ
Глаза-перископы и рот с 8 зубами: знакомьтесь, монстр Талли, для которого нет места в классификации животных Глаза-перископы и рот с 8 зубами: знакомьтесь, монстр Талли, для которого нет места в классификации животных

Точку в изучении монстров Талли ставить пока рано

Вокруг света
UFC — это порванные части тела и самые ужасные переломы. Но как организация заботится о бойцах? UFC — это порванные части тела и самые ужасные переломы. Но как организация заботится о бойцах?

Жестокие и серьезные травмы из UFC

Maxim
«Куплю друга»: почему молодые люди платят за общение — новый тренд «Куплю друга»: почему молодые люди платят за общение — новый тренд

Насколько этично платить за дружбу? Рассуждает писательница

Psychologies
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
Физики повторили знаменитый эксперимент с волнами света, на этот раз заставив их проходить сквозь щели во времени Физики повторили знаменитый эксперимент с волнами света, на этот раз заставив их проходить сквозь щели во времени

Исследователи воспроизвели эксперимент с двумя щелями с помощью лазеров

ТехИнсайдер
«Во всем ищу позитивные стороны!» «Во всем ищу позитивные стороны!»

Владимир Жеребцов — о том, почему девушки охотно ведутся на всяких проходимцев

OK!
Плохая дочь или нерадивая сестра: какими бывают семейные роли и как мы их играем Плохая дочь или нерадивая сестра: какими бывают семейные роли и как мы их играем

В романе «Роза» из небольших фрагментов памяти складывается сложный образ

Forbes
В ПДД и билеты для водителей внесли важные изменения. Что нужно знать В ПДД и билеты для водителей внесли важные изменения. Что нужно знать

В ПДД заработали изменения, о которых пока знают не все водители4

РБК
Почему подкова считается символом удачи? Почему подкова считается символом удачи?

Немногие талисманы на удачу так же узнаваемы, как подкова!

ТехИнсайдер
База отдыха База отдыха

Дизайнерский оздоровительный центр в Червии

SALON-Interior
Личинки жуков поели динозавровых перьев 100 миллионов лет назад Личинки жуков поели динозавровых перьев 100 миллионов лет назад

В гнездах некоторых динозавров-теропод жили личинки жуков

N+1
Красота без жертв Красота без жертв

Веганская косметика: этика и эстетика

Robb Report
«Носы у нас обеих крупные, но непохожие»: Мариэтта Цигаль-Полищук о роли Раневской «Носы у нас обеих крупные, но непохожие»: Мариэтта Цигаль-Полищук о роли Раневской

Актриса Мариэтта Цигаль-Полищук — о творческом пути и влиянии матери на карьеру

Forbes
Что делать, если джинсы постоянно протираются: советы, как продлить жизнь любимой вещи Что делать, если джинсы постоянно протираются: советы, как продлить жизнь любимой вещи

Мы знаем, как сэкономить ваши деньги и продлить срок службы любимых джинсов

ТехИнсайдер
«Рой»: сериал от авторов «Атланты» о музыкальной фанатке «Рой»: сериал от авторов «Атланты» о музыкальной фанатке

Почему «Рой» воспринимается как исследование стереотипов о женской психологии

Forbes
«Власть становится прочной, но хрупкой»: интервью социолога Дмитрия Рогозина «Власть становится прочной, но хрупкой»: интервью социолога Дмитрия Рогозина

Ограничение свободы слова и криминализация инакомыслия — это удар по власти

Forbes
Почему многие насекомые летят на свет? Почему многие насекомые летят на свет?

Неужели насекомые так любят яркий свет? Почему они летят на него?

ТехИнсайдер
«Меня как будто изнасиловали»: что такое акушерское насилие и почему оно происходит. Часть 1. Беременность «Меня как будто изнасиловали»: что такое акушерское насилие и почему оно происходит. Часть 1. Беременность

Главная проблема родильной культуры лежит на поверхности

Psychologies
Гиены ужились в одной норе с дикобразами и бородавочниками Гиены ужились в одной норе с дикобразами и бородавочниками

Пятнистые гиены, дикобразы и бородавочники могут ужиться в одной норе

N+1
Открыть в приложении