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

Пассажир на гиперзвуке Пассажир на гиперзвуке

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

ТехИнсайдер
Эксперты рассказали о ловушках с реверсивным движением: как ездить Эксперты рассказали о ловушках с реверсивным движением: как ездить

Как ездить по дорогам с реверсивным движением и какие ошибки допускают водители?

РБК
Немирное «земледелие» Немирное «земледелие»

Как работает система залпового минирования

Популярная механика
Она рванула Она рванула

Что пошло не так во время первого полноценного старта Starship Super Heavy

N+1
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
«Мужчины боятся сильных женщин»: 4 контраргумента — узнайте плюсы таких отношений «Мужчины боятся сильных женщин»: 4 контраргумента — узнайте плюсы таких отношений

Многие считают, что сильные женщины несчастны в личной жизни

Psychologies
Цикличность большого взрыва Цикличность большого взрыва

Каков физический механизм Большого взрыва?

Наука и жизнь
«Елена Андреевна — это роль на вырост» «Елена Андреевна — это роль на вырост»

Светлана Колпакова в спектакле «Дядя Ваня» открывается зрителям с новой стороны

OK!
Вода и камень Вода и камень

Грандиозные ирригационные сооружения прошлого, дошедшие до нашего времени

Вокруг света
Это сформировало XXI век! Интересные факты о кинофраншизе «Матрица» Это сформировало XXI век! Интересные факты о кинофраншизе «Матрица»

«Матрица» все еще продолжает оказывать влияние на всех киноделов планеты

ТехИнсайдер
Дженнифер Кулидж и Обри Плаза: женщины в списке 100 самых влиятельных людей года Time Дженнифер Кулидж и Обри Плаза: женщины в списке 100 самых влиятельных людей года Time

Некоторые из женщин, включенных в список самых влиятельных людей 2023 года

Forbes
Странная терапия. 7 вещей, которые нельзя игнорировать Странная терапия. 7 вещей, которые нельзя игнорировать

Как понять, что психолог тебе только вредит

Лиза
Кокосовые крабы: невероятные силачи животного мира Кокосовые крабы: невероятные силачи животного мира

Кокосовые крабы могут раскалывать скорлупу кокосовых орехов

ТехИнсайдер
Евгений Плющенко: чемпионство с винтами в спине Евгений Плющенко: чемпионство с винтами в спине

История о риске всем ради спортивного успеха

Maxim
Как снизить сахар в крови: несколько простых шагов, которые помогут почувствовать себя лучше Как снизить сахар в крови: несколько простых шагов, которые помогут почувствовать себя лучше

Рассказываем, как понизить уровень сахара в крови самостоятельно

ТехИнсайдер
История самого русского напитка: как в Российской империи появилась водка История самого русского напитка: как в Российской империи появилась водка

В дореволюционной России водка была атрибутом успешной жизни

ТехИнсайдер
Частое кормление привело к перееданию у грудных детей Частое кормление привело к перееданию у грудных детей

Частое кормление грудного ребенка приводит к лишним килокалориям

N+1
Какие права на квадроцикл нужны и можно ли ездить без прав Какие права на квадроцикл нужны и можно ли ездить без прав

Нужны ли права для управления квадроциклом и как их получить?

РБК
Как живут китайцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит) Как живут китайцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит)

Интересные и удивительные грани жизни в Поднебесной

РБК
Правила сна Правила сна

Как избавиться от демона сонного паралича?

Grazia
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
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
Отрывок из новой книги Алены Долецкой «К столу» Отрывок из новой книги Алены Долецкой «К столу»

Новая книга Алены Долецкой «К столу» — это не классическая книга рецептов

СНОБ
Александр Долгих. Про скорость, концентрацию и количество аварий Александр Долгих. Про скорость, концентрацию и количество аварий

Водить машину не так уж и сложно

4x4 Club
«Почему мужчина так себя ведет?»: как решать проблемы в отношениях— 4 типичных примера «Почему мужчина так себя ведет?»: как решать проблемы в отношениях— 4 типичных примера

Как не превратить противоречия в конфликт?

Psychologies
Александр Долгих. Простой способ навести на дорогах порядок Александр Долгих. Простой способ навести на дорогах порядок

Почему ехать уставшим несколько часов можно, а пару минут с похмелья нельзя?

4x4 Club
«Сто лет без одиночества» в Аргентине: как переплетаются истории женщины и страны «Сто лет без одиночества» в Аргентине: как переплетаются истории женщины и страны

Отрывок из романа аргентинской писательницы Исабель Альенде «Виолета»

Forbes
Как сделать клей из подручных средств: 3 способа, которые точно сработают Как сделать клей из подручных средств: 3 способа, которые точно сработают

Делаем натуральный клей своими руками

ТехИнсайдер
15 фактов о сериале «Уэнсдэй» 15 фактов о сериале «Уэнсдэй»

Чему Дженне Ортеге училась для роли и как снимали сцены с отрубленной рукой?

ЖАРА Magazine
5 решений, которые делают цветочный бизнес экологичнее 5 решений, которые делают цветочный бизнес экологичнее

Простые экологичные решения в сфере флористики

СНОБ
Открыть в приложении