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

Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Александр Балуев: «Неважно, это любовь на всю жизнь или что-то мимолетное» Александр Балуев: «Неважно, это любовь на всю жизнь или что-то мимолетное»

Ощутил фантастическую нечеловеческую силу мысли, глядя на космический корабль

Коллекция. Караван историй
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Четыре с половиной проблемы электромобилей: анализируем личный опыт в Норвегии Четыре с половиной проблемы электромобилей: анализируем личный опыт в Норвегии

С какими сложностями сталкиваются владельцы электромобилей?

CHIP
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
Как автодилер из Чикаго стал миллиардером благодаря бумаге для самокруток Как автодилер из Чикаго стал миллиардером благодаря бумаге для самокруток

Как сын торговца подержанными автомобилями из Чикаго попал в клуб миллиардеров

Forbes
Бегство из рупии Бегство из рупии

Снижение курса рупии к доллару связано с оттоком капитала из экономики Индии

Ведомости
«Арменкино» представляет: как работали и что снимали национальные киностудии в СССР «Арменкино» представляет: как работали и что снимали национальные киностудии в СССР

Как возникли киностудии СССР, как менялись и что с ними случилось в итоге

Forbes
Ум как следствие любви Ум как следствие любви

Эволюция выбирает сильнейших и умнейших – чтобы делать их еще сильнее и умнее

Вокруг света
В погоне за пятерками В погоне за пятерками

Откуда в нас берется синдром отличника и почему от него стоит избавляться

Лиза
Топ-10 программ для создания презентаций: не только PowerPoint Топ-10 программ для создания презентаций: не только PowerPoint

Плюсы и минусы разных сервисов для создания презентаций

CHIP
«Это всего лишь одно из жизненных испытаний»: как справиться с тревогой перед экзаменами «Это всего лишь одно из жизненных испытаний»: как справиться с тревогой перед экзаменами

Что такое тестовая тревожность и как справиться с ней перед экзаменами?

ТехИнсайдер
Почему мюзикл «Призрак оперы» закрыли на Бродвее после 35 лет проката Почему мюзикл «Призрак оперы» закрыли на Бродвее после 35 лет проката

Чем мюзикл «Призрак оперы» запомнился миру и почему прекратил свое существование

СНОБ
Пиявки семидесятой широты Пиявки семидесятой широты

Что заставляет арктических червей темнеть

Наука
12 блокбастеров, где тайно или явно замешаны библейские мотивы 12 блокбастеров, где тайно или явно замешаны библейские мотивы

12 христианских фильмов не таких, как все

Maxim
Тренер по сну: как выручить 22 млн рублей на обучающих полезным привычкам ботах Тренер по сну: как выручить 22 млн рублей на обучающих полезным привычкам ботах

Артем Журавлев и Степан Солоднев разработали чат-бота в Telegram «Слипи»

Forbes
«Зевнуть, вздохнуть и хорошенько потянуться»: как просыпаться с удовольствием — 7 полезных приемов «Зевнуть, вздохнуть и хорошенько потянуться»: как просыпаться с удовольствием — 7 полезных приемов

Как избавиться от утренней обреченности?

Psychologies
Как очистить чайник от накипи: 5 способов и средств Как очистить чайник от накипи: 5 способов и средств

Как отмыть чайник от накипи с помощью средств, которые есть на каждой кухне

CHIP
Молоко выходит из берегов Молоко выходит из берегов

Запасы молочной продукции давят на цены и снижают рентабельность бизнеса

Агроинвестор
Стоп-кран для старения мозга: названа популярная добавка, которая защитит от деменции Стоп-кран для старения мозга: названа популярная добавка, которая защитит от деменции

Витамины и продукты с этим элементом обладают нейропротекторным эффектом

Вокруг света
Я сказал, Картавый Я сказал, Картавый

Как простой автомобильный блогер стал одним из самых популярных документалистов?

Robb Report
Почему может быть опасно носить чужие украшения? Почему может быть опасно носить чужие украшения?

Есть определённые нюансы ношения украшений, которые ранее принадлежали другим

VOICE
Семь вещей, которые раздражают нас в автомобиле Семь вещей, которые раздражают нас в автомобиле

Низкопрофильные шины, сенсорные панели и многое другое: что раздражает водителей

4x4 Club
«Длинная тень прошлого» «Длинная тень прошлого»

Как память о поражении в войне трансформируется в героический нарратив

N+1
Гедонизм в эпоху дедлайнов: как менялся культ наслаждения от античности до наших дней Гедонизм в эпоху дедлайнов: как менялся культ наслаждения от античности до наших дней

Что такое гедонизм и может ли он сделать нас счастливее

Forbes
Как определить хорошего любовника, не снимая одежды? 5 лайфхаков от сексолога Как определить хорошего любовника, не снимая одежды? 5 лайфхаков от сексолога

Качества хорошего любовника, которые можно распознать в самом начале общения

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

Как выглядят первые вестники долгожданной весны?

Наука и жизнь
Ветрянка у детей Ветрянка у детей

Как справиться с ветрянкой?

Лиза
Меценат Наталия Опалева — о нонконформистах и чувстве сопричастности Меценат Наталия Опалева — о нонконформистах и чувстве сопричастности

Основатель музея AZ Наталией Опалевой — как соединяются бизнес и искусство

РБК
Секс: где грань между зависимостью и свободой — объяснение психолога Секс: где грань между зависимостью и свободой — объяснение психолога

Как понять, где — норма, а где — проблема?

Psychologies
Открыть в приложении