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

Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Почти за те же деньги. Jeep Wrangler & УАЗ «Хантер» Почти за те же деньги. Jeep Wrangler & УАЗ «Хантер»

Американская классика vs не менее классическая отечественная продукция

4x4 Club
Пассажир на гиперзвуке Пассажир на гиперзвуке

Первый в истории самолет, который обещает преодолеть скорость звука на водороде

ТехИнсайдер
Правильный прикус Правильный прикус

4 мифа о прикусе, которые давно пора развеять (разбираемся со стоматологом)

Лиза
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
Количеством или качеством: как китайские бренды электроники пришли в Россию Количеством или качеством: как китайские бренды электроники пришли в Россию

Разбираемся, как Китай меняет ландшафт российского IT-сектора

РБК
«Ведая пространство земель нашей империи…» «Ведая пространство земель нашей империи…»

Как Екатерина Великая решала проблемы демографии и освоения пустынных территорий

Знание – сила
Восемь видов ВНЖ: как переехать в Португалию в 2023 году без «золотой визы» Восемь видов ВНЖ: как переехать в Португалию в 2023 году без «золотой визы»

Нюансы программ ВНЖ Португалии, налоговые особенности для цифровых кочевников

Forbes
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
18 новых российских сериалов. Выбор читателей «Правил жизни» 18 новых российских сериалов. Выбор читателей «Правил жизни»

Шорт-лист лучших новых российских сериалов

Правила жизни
Как необычно и практично использовать влажные салфетки: 8 советов на каждый день Как необычно и практично использовать влажные салфетки: 8 советов на каждый день

У влажных салфеток гораздо больше полезных применений, чем очистка от грязи

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
Хожение за тремя океанами Хожение за тремя океанами

Характеристики, строение и эволюция Ганимеда, Европы и Каллисто

N+1
Терпение, мудрость и прагматизм: 7 слов, помогающих жить в неопределенности, — обретите устойчивость Терпение, мудрость и прагматизм: 7 слов, помогающих жить в неопределенности, — обретите устойчивость

Как существовать в эти смутные времена полноценно, не теряя ни дня своей жизни?

Psychologies
Как избавиться от запаха бензина в салоне автомобиля, на коже и одежде: механик со смекалкой подсказал решение Как избавиться от запаха бензина в салоне автомобиля, на коже и одежде: механик со смекалкой подсказал решение

Как избавиться от специфического аромата бензина на руках, одежде и в авто

ТехИнсайдер
Великие фильмы про сумасшедших и душевнобольных Великие фильмы про сумасшедших и душевнобольных

Фильмы о том, как безумие и ментальные проблемы влияют на людей и окружающих

Maxim
Красота без жертв Красота без жертв

Веганская косметика: этика и эстетика

Robb Report
Мексиканский ремень Мексиканский ремень

Фахитас – блюдо, в котором слились традиции Северной и Южной Америки

Вокруг света
У принца Гарри диагностировали СДВГ. Что это за заболевание и как оно проявляется у взрослых? У принца Гарри диагностировали СДВГ. Что это за заболевание и как оно проявляется у взрослых?

В чем выражается СДВГ у взрослых людей? Как его выявить?

Psychologies
Пластиковая филантропия: как финансист хочет привлечь в благотворительность миллиарды Пластиковая филантропия: как финансист хочет привлечь в благотворительность миллиарды

Политику мы проиграли, я не хочу, чтобы мы проиграли еще и народ

Forbes
10 культовых спорткаров из 60-х, которые стыдно не знать в лицо 10 культовых спорткаров из 60-х, которые стыдно не знать в лицо

Шестидесятые годы XX века можно назвать золотой эпохой автомобилестроения

Maxim
Что означают люди в наших снах Что означают люди в наших снах

Что означает, если мы вдруг видим какого-то конкретного человека во сне?

ТехИнсайдер
Было время! Лучшие российские фильмы, которые помогут вспомнить нулевые Было время! Лучшие российские фильмы, которые помогут вспомнить нулевые

Фильмы российских режиссеров, талантливо воссоздающие атмосферу нулевых

VOICE
Этот пассажирский самолет может облететь весь мир со скоростью 9 Махов Этот пассажирский самолет может облететь весь мир со скоростью 9 Махов

Чем SR-71 «Blackbird» отличается от других гиперзвуковых самолетов?

ТехИнсайдер
Как (и зачем) под Москвой корову клонировали Как (и зачем) под Москвой корову клонировали

Клон — это копия живого организма, которая получена безо всякого размножения

N+1
Беспорядочный порядок Беспорядочный порядок

Россией правил не император, а столоначальники

Дилетант
Рома Декабрев: «Гнездо синицы». Часть одной игры Рома Декабрев: «Гнездо синицы». Часть одной игры

Отрывок из романа-иллюзии «Гнездо синицы»

СНОБ
Поездки за пустотой Поездки за пустотой

Как Андрей Монастырский перевел в акции поэзию абсурда

Weekend
Аккуратно, но стильно Аккуратно, но стильно

Мужчины с чувством юмора рассуждают о чувстве стиля их собратьев по полу

Men Today
Красный маркер обиды Красный маркер обиды

Зачем нужна обида? И как с ней жить?

Здоровье
Открыть в приложении