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
Россиянка Виктория Насырова проведет 21 год в тюрьме США. Вас поразит ее преступление! Россиянка Виктория Насырова проведет 21 год в тюрьме США. Вас поразит ее преступление!

Покушение, международный розыск и ядовитые вещества

ТехИнсайдер
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
Ближний морской бой: как возникла и развивалась практика брать вражеские суда на абордаж Ближний морской бой: как возникла и развивалась практика брать вражеские суда на абордаж

«Морская пехота» консула Гая Дуилия и пираты Генри Моргана воевали одинаково

Вокруг света
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
Под знаком вербы Под знаком вербы

Как по русскому обычаю нужно встретить вербное воскресенье?

Лиза
Саддам Хусейн, отец нации Саддам Хусейн, отец нации

Самым печально известным из кровавых диктаторов Ирака былл Саддам Хусейн

Дилетант
«Жестокий романс» и не только: главные фильмы, снятые по пьесам Островского «Жестокий романс» и не только: главные фильмы, снятые по пьесам Островского

Пьесы островского, поставленные в разных жанрах — от пародии до мюзикла

Forbes
Как построить коллайдер на Луне (и зачем) Как построить коллайдер на Луне (и зачем)

Сооружение невиданных масштабов – ускоритель частиц, змеей обвивающий Луну

Популярная механика
Буллинг на работе Буллинг на работе

Что делать, если ты столкнулась с травлей в коллективе

Лиза
Исабель Альенде: «Виолета». Отрывок из саги, охватывающей весь XX век Исабель Альенде: «Виолета». Отрывок из саги, охватывающей весь XX век

Глава из романа — о сильной и страстной героине, познавшей богатство и бедность

СНОБ
Не выкидывай: как фудшеринг в России помогает кормить бездомных и малоимущих Не выкидывай: как фудшеринг в России помогает кормить бездомных и малоимущих

Как работает фудшеринг в России и почему это может быть очень выгодно?

Forbes
Концерт состоится: 11 фильмов о музыкантах Концерт состоится: 11 фильмов о музыкантах

Шпаргалка с фильмами о музыкантах: современных и классических

Правила жизни
Самая токсичная парочка в футболе — союз бывшей порнозвезды и одноклубника Месси. Они раздражают всех Самая токсичная парочка в футболе — союз бывшей порнозвезды и одноклубника Месси. Они раздражают всех

Странная любовь Мауро Икарди и Ванды Нары

Maxim
Почему базовые футболки на тебя не садятся: вот в чем реальная проблема Почему базовые футболки на тебя не садятся: вот в чем реальная проблема

Почему хваленая база порой разочаровывает больше всего

VOICE
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
Я сказал, Картавый Я сказал, Картавый

Как простой автомобильный блогер стал одним из самых популярных документалистов?

Robb Report
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
Как подковы помогают лошадям, и почему коровы обходятся без них Как подковы помогают лошадям, и почему коровы обходятся без них

Зачем лошадям подковы, если в дикой природе они нормально живут без них?

ТехИнсайдер
На восьми ветрах На восьми ветрах

Октоторп–Хаус — дом, похожий на хештег

SALON-Interior
Это не хлам: 10 советских вещей, которые не стоит выбрасывать Это не хлам: 10 советских вещей, которые не стоит выбрасывать

Эти 10 вещей из прошлого точно следует оставить — они ещё пригодятся вам!

ТехИнсайдер
Как не умереть, поедая шашлык на майских праздниках: 8 советов нутрициолога Как не умереть, поедая шашлык на майских праздниках: 8 советов нутрициолога

Как отметить майские так, чтобы потом не было мучительно больно?

Psychologies
Светлый праздник Светлый праздник

48 блюд, муха на тарелке и другие традиции празднования Пасхи

Лиза
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
Тысяча километров перестройки Тысяча километров перестройки

История одной автореставрации

Robb Report
Акиньшина - звезда, а где вторая? Что стало с юной актрисой из фильма Акиньшина - звезда, а где вторая? Что стало с юной актрисой из фильма

Как сложилась жизнь исполнительницы роли младшей сестры в фильме "Сестры"?

VOICE
170 тысяч лет назад древние люди ели гигантских улиток размером с ладонь! 170 тысяч лет назад древние люди ели гигантских улиток размером с ладонь!

Улитки были значительной частью рациона некоторых людей в конце Ледяного периода

ТехИнсайдер
Слабый сильный пол Слабый сильный пол

Чем чаще всего болеют мужчины (краткий курс для заботливых жен)

Лиза
От земляного вала до кирпича. Как строительство кремлей помогло оформиться государственности на Руси От земляного вала до кирпича. Как строительство кремлей помогло оформиться государственности на Руси

О том, как на Руси появились первые крепости и стали возникать города

СНОБ
Как понять, что твой метаболизм замедлился: эти признаки должна знать каждая женщина 40+ Как понять, что твой метаболизм замедлился: эти признаки должна знать каждая женщина 40+

В каком возрасте метаболизм начинает меняться? Почему это происходит?

VOICE
Открыть в приложении