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

Слайд-шоу Слайд-шоу

Космические корабли, инновационные мотоциклы и складные дома

ТехИнсайдер
«Женщины с Венеры»: почему отличия в физиологии могут помочь в покорении Марса «Женщины с Венеры»: почему отличия в физиологии могут помочь в покорении Марса

Женщина — это «коварная соблазнительница на борту»

Forbes
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
«Возвращение в Сеул»: как разрыв связи с родиной ведет к потере идентичности «Возвращение в Сеул»: как разрыв связи с родиной ведет к потере идентичности

«Возвращение в Сеул» вскрывает межпоколенческие травмы и ищет пути их излечения

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
В раскопанном больше ста лет назад кургане эпохи викингов нашли погребальную ладью В раскопанном больше ста лет назад кургане эпохи викингов нашли погребальную ладью

Норвежские ученые повторно исследовали крупный курган эпохи викингов

N+1
Улыбайся смелее Улыбайся смелее

Почему желтеют зубы и как вернуть белоснежную улыбку?

Лиза
Как правильно почистить диван: секрет гениального лайфхака из TikTok с крышкой от кастрюли Как правильно почистить диван: секрет гениального лайфхака из TikTok с крышкой от кастрюли

Диван - одно из самых грязных мест в вашем доме!

ТехИнсайдер
В диких условиях В диких условиях

Сколько стоит отдых в заповедниках России

Деньги
Как отправить папку по электронной почте: несколько удобных способов Как отправить папку по электронной почте: несколько удобных способов

Как отправить по почте целую папку с файлами? Для этого есть несколько способов

CHIP
Ито Огава, «Канцтовары Цубаки» — отрывок из романа в переводе Дмитрия Коваленина Ито Огава, «Канцтовары Цубаки» — отрывок из романа в переводе Дмитрия Коваленина

Отрывок из книги, «Канцтовары Цубаки» в переводе Дмитрия Коваленина

СНОБ
Буккальный массаж лица: инструкция, противопоказания и советы экспертов Буккальный массаж лица: инструкция, противопоказания и советы экспертов

Буккальный массаж лица: как он работает?

РБК
Ночные кошмары: почему нам снятся ужасы — 4 причины Ночные кошмары: почему нам снятся ужасы — 4 причины

Кошмары снятся всем: тревожат, пугают, парализуют. Но зачем-то они нам нужны?

Psychologies
Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны

Как научиться контролировать и провоцировать радостные чувства?

Psychologies
Максимально быстрый интернет на даче: как этого добиться Максимально быстрый интернет на даче: как этого добиться

Как сделать так, чтобы интернет на даче был максимально быстрым

CHIP
Илья Макаров: «Люди не готовы к ошибкам нейросетей» Илья Макаров: «Люди не готовы к ошибкам нейросетей»

Как устроены нейросети, каковы их возможности, риски и перспективы?

РБК
«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
Двойной агент Двойной агент

Комбинированные оральные контрацептивы имеют массу неочевидных преимуществ

Grazia
Большой вес при рождении повысил риск мерцательной аритмии во взрослом возрасте Большой вес при рождении повысил риск мерцательной аритмии во взрослом возрасте

Большой вес при рождении повысил риск мерцательной аритмии во взрослом возрасте

N+1
Неочевидные причины эмоционального выгорания, которым вы вряд ли придаете значение Неочевидные причины эмоционального выгорания, которым вы вряд ли придаете значение

Какие вопросы стоит себе задать, чтобы понять причину своего выгорания?

Psychologies
«Незаслуженно худые»: почему некоторые люди остаются стройными несмотря ни на что? «Незаслуженно худые»: почему некоторые люди остаются стройными несмотря ни на что?

Отрывок из книги «Почему я не худею. Дело не в диете, дело — в голове»

Psychologies
Весёлые наклейки концептов доказывают, что у Jeep всё ещё есть чувство юмора Весёлые наклейки концептов доказывают, что у Jeep всё ещё есть чувство юмора

Дизайнер экстерьера Jeep разгуливает с целым портфелем забавных наклеек

4x4 Club
Постсоветская молодежь: мечтают о больших деньгах и не готовы бороться за права Постсоветская молодежь: мечтают о больших деньгах и не готовы бороться за права

Отрывок из книги «Постсоветская молодежь: предварительные итоги»

Forbes
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
Электричка с зоркими глазами Электричка с зоркими глазами

Беспилотники пригородного сообщения

Наука
«Для твоего же блага!»: чем опасна навязчивая любовь — размышления психолога «Для твоего же блага!»: чем опасна навязчивая любовь — размышления психолога

Перед тем, как «причинять добро» близкому, неплохо выяснить, что для него любовь

Psychologies
Что такое арманьяк и почему он круче коньяка Что такое арманьяк и почему он круче коньяка

Изучаем арманьяк!

Maxim
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
Странные и отвратительные блюда, которые ели в Средневековье. Читать на голодный желудок! Странные и отвратительные блюда, которые ели в Средневековье. Читать на голодный желудок!

Кулинарные традиции из Средних веков, которые никого не оставят равнодушным

ТехИнсайдер
Отметить свадьбу так, чтобы удивить всех Отметить свадьбу так, чтобы удивить всех

Последние годы всё больше молодожёнов выбирают нетрадиционные свадьбы

Здоровье
Открыть в приложении