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

Самый большой магнит в мире Самый большой магнит в мире

Самый массивный и мощный на планете магнит – центральный соленоид

Популярная механика
Человек труба. Как Юрий Левитан стал главным «голосом» Советского Союза Человек труба. Как Юрий Левитан стал главным «голосом» Советского Союза

О знаменитом советском дикторе, «голосе войны» Юрии Борисовиче Левитане

СНОБ
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
Спортивный комплекс: 5 несносных типов мужчин-спортсменов Спортивный комплекс: 5 несносных типов мужчин-спортсменов

Пять типов спортивный парней, от которых стоит держаться подальше

VOICE
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
Спальня с видом Спальня с видом

Стоит ли всеми силами стремиться к красивой картинке?

VOICE
От свайпа до свадьбы От свайпа до свадьбы

Эксперт: как правильно составить анкету в Tinder

Men’s Health
Внутри метеоритов скрываются редчайшие данные, которые энтузиасты уничтожают, сами того не желая Внутри метеоритов скрываются редчайшие данные, которые энтузиасты уничтожают, сами того не желая

Использование редкоземельных магнитов стирает и перезаписывает магнитную запись

ТехИнсайдер
Тысяча заводов – одно детище: самолет Тысяча заводов – одно детище: самолет

Невзрачные с виду детали – плоды труда заготовительно-штамповочного производства

Наука и техника
Лазерное шоу для рапса Лазерное шоу для рапса

Дроны с красным светом активизируют фотосинтез у культурных растений

Наука
«Еще и Дубай обгонит»: почему недвижимость в Сочи продолжит дорожать «Еще и Дубай обгонит»: почему недвижимость в Сочи продолжит дорожать

Работающие с сочинской недвижимостью риелторы уверены, что рост цен продолжится

Forbes
Если бы не цена... Пятое поколение Toyota RAV4 Если бы не цена... Пятое поколение Toyota RAV4

Ездить на Toyota RAV4 — это управлять мечтой

4x4 Club
Нейроны мышей почувствовали ультразвук механочувствительными ионными каналами Нейроны мышей почувствовали ультразвук механочувствительными ионными каналами

Мозг «чувствует» ультразвук низкой интенсивности

N+1
Разные интересы: проблема или возможность — объяснение психолога Разные интересы: проблема или возможность — объяснение психолога

Как сохранить союз, если общих тем мало?

Psychologies
Ито Огава, «Канцтовары Цубаки» — отрывок из романа в переводе Дмитрия Коваленина Ито Огава, «Канцтовары Цубаки» — отрывок из романа в переводе Дмитрия Коваленина

Отрывок из книги, «Канцтовары Цубаки» в переводе Дмитрия Коваленина

СНОБ
Физики повторили знаменитый эксперимент с волнами света, на этот раз заставив их проходить сквозь щели во времени Физики повторили знаменитый эксперимент с волнами света, на этот раз заставив их проходить сквозь щели во времени

Исследователи воспроизвели эксперимент с двумя щелями с помощью лазеров

ТехИнсайдер
Почему многие браки распадаются спустя 8 лет? Почему многие браки распадаются спустя 8 лет?

По статистике, бóльшая часть разводов происходит после 8 лет совместной жизни

Maxim
«Я понимаю, что все это наше русское, родное, а все-таки не привыкну никак» «Я понимаю, что все это наше русское, родное, а все-таки не привыкну никак»

Как Островский превращает всеобщее человеческое в национальное загадочное

Weekend
Японский посадочный модуль ispace потерпел крушение при посадке на Луну Японский посадочный модуль ispace потерпел крушение при посадке на Луну

Во время сближения с Луной у посадочного модуля ispace закончилось топливо

ТехИнсайдер
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
Под грифом “секретно” Под грифом “секретно”

Дмитрий Путылин расследует дело о потерянных кубиках

Men Today
Стильно, комфортно Стильно, комфортно

Современный интерьер с классическими декоративными приёмами

SALON-Interior
Шесть причин посмотреть мини-сериал «Михаил Горшенёв. Легенда о Короле и Шуте» Шесть причин посмотреть мини-сериал «Михаил Горшенёв. Легенда о Короле и Шуте»

Документальное кино, которое поможет понять, кто такой Михаил Горшенев

Maxim
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
6 секретов красоты вечно занятых женщин: с ними ты будешь выглядеть неотразимо! 6 секретов красоты вечно занятых женщин: с ними ты будешь выглядеть неотразимо!

Как бизнесвумен удается успевать все по работе и так прекрасно выглядеть?

VOICE
Бизнес как часть организма Бизнес как часть организма

Компания «СМ-клиника» наращивает свое присутствие на рынке частной медицины

Эксперт
Наши бабушки и дедушки – новые иконы стиля: это официальный мировой тренд Наши бабушки и дедушки – новые иконы стиля: это официальный мировой тренд

Новый мегатренд, которому теперь следуют селебрити

VOICE
Светить всегда? Светить везде? Светить всегда? Светить везде?

Как выбрать подсветку для рассады?

Наука и жизнь
Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны

Как научиться контролировать и провоцировать радостные чувства?

Psychologies
«Эту сумку мне муж купил»: как материальная зависимость от мужчины ограничивает женскую свободу «Эту сумку мне муж купил»: как материальная зависимость от мужчины ограничивает женскую свободу

Почему финансовая зависимость может стать проблемой и как избежать этого?

Psychologies
Открыть в приложении