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

Электричка с зоркими глазами Электричка с зоркими глазами

Беспилотники пригородного сообщения

Наука
Приручение скорости Приручение скорости

Национальные и мировые рекорды в автогонках на льду Байкала

Robb Report
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
«Один для них, пять ни для кого»: что посмотреть с Джеймсом Франко «Один для них, пять ни для кого»: что посмотреть с Джеймсом Франко

Рассказываем, что посмотреть с юморным бунтарем Джеймсом Франко

Правила жизни
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
5 самых захватывающих фэнтези-детективов 5 самых захватывающих фэнтези-детективов

Существуют ли увлекательные истории на стыке фэнтези и детективов?

Maxim
Золотодобытчики Золотодобытчики

Чемпионы прошлых Олимпиад передают свой огонь молодым атлетам

Men’s Health
Классические внедорожники, которые заслуживают возрождения Классические внедорожники, которые заслуживают возрождения

Легендарные внедорожники, которым нужно дать второй шанс

4x4 Club
Клин с клином Клин с клином

Клинопись – древнейшая известная человечеству система письма

Вокруг света
Страшный хищник: кто такой лигр и как он выглядит Страшный хищник: кто такой лигр и как он выглядит

Чем лигры отличаются от своих родителей — львов и тигров?

ТехИнсайдер
«Манипуляции с кончиком носа»: преображения Ларисы Долиной оценил пластический хирург «Манипуляции с кончиком носа»: преображения Ларисы Долиной оценил пластический хирург

Эксперт прокомментировал преображение Ларисы Долиной

VOICE
Поразительный факт! Кожа осьминогов такая же уникальная, как человеческие отпечатки пальцев Поразительный факт! Кожа осьминогов такая же уникальная, как человеческие отпечатки пальцев

Осьминоги — морские хамелеоны, поражающие структурой своего тела

ТехИнсайдер
Выходить ли мне замуж за этого парня: может ли хорарная астрология предсказать будущее? Выходить ли мне замуж за этого парня: может ли хорарная астрология предсказать будущее?

О том, как звезды могут помочь принять правильное решение

VOICE
Как вырастить умного ребёнка Как вырастить умного ребёнка

Что делает детей умными?

Здоровье
Поговорим о наболевшем: почему похмелье называют Поговорим о наболевшем: почему похмелье называют

Что вообще означает слово "бодун"?

ТехИнсайдер
Это вам не мусор! Учимся с умом использовать пластиковые хомуты в доме и на даче Это вам не мусор! Учимся с умом использовать пластиковые хомуты в доме и на даче

Хомуты могут быть полезны для хранения продуктов и экспресс-ремонта одежды

ТехИнсайдер
«Я буду твоим цензором!» «Я буду твоим цензором!»

Эпоха Николая I — время закручивания цензурных гаек

Дилетант
Netflix врал: правдивая история «Афериста из Тиндера» Netflix врал: правдивая история «Афериста из Тиндера»

Какой на самом деле была история афериста Саймона Леваева?

ТехИнсайдер
Сокровища тропического леса Сокровища тропического леса

Античность и раннее христианство тянулись к деревьям. Средневековье их отторгало

Вокруг света
Звездная галерея Звездная галерея

Искусственный интеллект нарисовал портреты женщин разных знаков зодиака

VOICE
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
Cамый лучший фильм в истории человечества Cамый лучший фильм в истории человечества

Используя все доступные знания, вычисляем кандидата на звание лучшего фильма

Maxim
Невидимая и такая же опасная: как заметить эмоциональную измену Невидимая и такая же опасная: как заметить эмоциональную измену

Почему возникает эмоциональная измена и как ее распознать?

VOICE
Как наладить сексуальную жизнь после рождения ребенка: 5 советов новоиспеченным родителям Как наладить сексуальную жизнь после рождения ребенка: 5 советов новоиспеченным родителям

Как побороть кризис интимной жизни после рождения ребенка? Несколько советов

Psychologies
Лучшие безалкогольные вина: выбор сомелье Лучшие безалкогольные вина: выбор сомелье

Чем интересны безалкогольные вина, и как выбрать самые интересные из них

СНОБ
Я вас услышала Я вас услышала

Как мозг учится распознавать звуки через кохлеарный имплантат

N+1
«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
Хозяева чащи Хозяева чащи

Итак, кого же можно назвать хозяевами джунглей?

Вокруг света
Спорная экспертиза Спорная экспертиза

Самоубийство Елизаветы Черемновой, потрясшее всю Российскую империю

Дилетант
«Дорогой, теперь ты мой»: о чем мы на самом деле ссоримся на кухне — 3 способа докопаться до сути «Дорогой, теперь ты мой»: о чем мы на самом деле ссоримся на кухне — 3 способа докопаться до сути

Так из-за чего на самом деле мы ссоримся, споря о немытой посуде?

Psychologies
Открыть в приложении