Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов

МонокльHi-Tech

Напечатайте меня на принтере

Российские ученые проведут в космосе первый в мире эксперимент по биопечати эквивалентов трубчатых органов, что приблизит трансплантологию к получению полноценных функциональных органов

Александр Лабыкин

Единственный в мире портативный магнитный биопринтер «Орган.Авт» существует лишь в четырех экземплярах, один из которых сейчас в космосе

И вновь мы в чем-то первые: в марте на Международной космической станции с помощью новейшей технологии 4D-биопечати создадут трубчатые органы человека.

Ученые лишь сравнительно недавно научились печатать на 3D-принтерах и вживлять, в основном животным, отдельные простые ткани, не требующие сосудов (кожу, хрящи и уши), щитовидную железу и части печени. Но кто первым сумеет напечатать ветви сосудов, тот определит и возглавит следующий этап эволюции биопринтинга, нацеленный на создание сложноструктурированных органов, в том числе сердца. Такую цель преследуют сотрудники Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС и энтузиасты лаборатории 3D Bioprinting Solutions, которые и попытаются напечатать в космосе эквиваленты трубчатых органов человека. Отсутствие гравитации позволит клеткам равномерно собраться в единый объект — на Земле это удается сделать только с помощью сильных магнитных полей. Ученые нашли принципиально иной путь создания эквивалентов трубчатых органов — не за счет мощных магнитных воздействий, обеспечить которые очень дорого и сложно, а с помощью уникального и пока засекреченного гибридного материала, обладающего памятью формы. При печати в относительной невесомости он должен заставить живые клетки свернуться в устойчивый эластичный цилиндр — именно это и позволяет назвать новую технологию 4D-биопечатью. Успех такого эксперимента станет еще одним шажком на пути к доступной трансплантологии.

Большой секрет маленькой компании

НИТУ МИСИС — альма-матер множества новых материалов, позволяющих делать невозможное возможным. Суперпрочное, супертермостойкое, суперпластичное и все прочие «супер» и «ультра» в основном рождаются здесь. В Институте биомедицинской инженерии, который работает на стыке материаловедения, медицины и техники для нее, специалисты сейчас готовят биоматериалы и приспособления к отправке на МКС для проведения эксперимента «Магнитная фабрикация», в ходе которого космонавты попробуют напечатать на 3D-биопринтере эквивалент кровеносных сосудов, аорты, мочеточников и прочих органов.

— Сами в космос не летите для чистоты эксперимента? — спрашиваю встречающего меня в лабиринтах МИСИС директора Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, кандидата физико-математических наук Федора Сенатова, за плечами которого десятки значимых научных разработок в сфере материаловедения.

Директор Института биомедицинской инженерии Федор Сенатов уверен, что эксперимент на МКС ускорит создание эквивалентов трубчатых органов человека для последующего создания полноценных функциональных органов

— Самому лететь необходимости нет, хотя я бы не отказался, — отвечает ученый. — На Байконур поедет команда наших специалистов, они подготовят материалы и клетки, для которых были разработаны специальные кюветы. Таковых требует материал, обладающий памятью формы. Именно он должен позволить биоклеткам и коллагену во время печати свернуться в трубочку, причем так, чтобы живые клетки оказались внутри, а не снаружи биополимерной основы. С космонавтами, которые будут проводить манипуляции с биопринтером, мы будем постоянно на связи. Готовую трубчатую биоконструкцию доставят в нашу лабораторию. Если все пройдет успешно, думаю, нам удастся создать кровеносные сосуды на Земле уже года через три. Пока трудно добиться свободной левитации биочастиц в 3Dпринтере: нужны магниты мощностью кратно большей, чем те, что там сейчас установлены».

— Как материал может «помнить форму», которую никогда не принимал?

— Существуют материалы с памятью формы, как металлические, так и полимерные, но мало примеров их успешного совмещения с клетками. Материалу различными путями придается нужная временная форма, которая после определенного воздействия, например при нагреве, становится постоянной. В этом эксперименте мы формировали гибридный материал. Вот, кстати, и наш герой. — Сенатов останавливается возле прибора, похожего на закругленную микроволновку. — Первый в мире магнитный биопринтер «Орган.Авт», на таком же будут напечатаны биоэквиваленты трубчатых органов в космосе.

Гонка «биоспринтинга»

«Орган.Авт» создан в той же лаборатории, что и первый российский 3D-биопринтер Fabion, — 3D Bioprinting Solutions, основал которую управляющий партнер компании «Инвитро» Александр Островский. На должность научного руководителя лаборатории он пригласил известного специалиста в области клеточной биологии профессора Владимира Миронова, который до этого много практиковал за рубежом, возглавляя там различные центры биомедицинской направленности. Миронов считается одним из основоположников 3D-биопечати — во всяком случае, за точку отсчета в данной области принято брать его статью об этой технологии, опубликованную в 2003 году.

В том же 2003-м биоинженер Томас Боланд из Университета Клемсона (США) описал метод биопечати, основанный на традиционной технологии струйной печати, для которой был взят принтер компании HP. Вскоре после этого Владимир Миронов с соавторами предложили метод экструзионной биопечати: в качестве клеточного материала использовались не отдельные клетки, наносимые на «каркас», а сфероиды — шарообразные агрегаты из клеток, которые могут сливаться друг с другом, образуя единую тканевую структуру. Идея использования сфероидов пришла к Миронову после экспериментов его коллеги Бобби Томпсона. Томпсон разрезал сердце эмбриона цыпленка, имеющее форму трубки, на отдельные колечки, вывернул их наизнанку и нанизал на цилиндр. В течение нескольких дней колечки срослись и стали сокращаться как единая структура.

Так или иначе, эксперименты в области биопечати функциональных органов начались. Первыми эту идею подхватили трансплантологи, поскольку донорские органы, как и их искусственные заменители, обычно отторгаются организмом и пациентам приходится пожизненно принимать тяжелые антикоагулянты, подавляя иммунную систему. Кроме того, даже в развитых странах доноров по статистике дожидаются в среднем всего 10 из 60 пациентов. 3D-печать открывает поистине революционные перспективы, поскольку предполагает создание нового органа из собственных клеток больного, не вызывающих иммунного сопротивления.

Далее события стали развиваться стремительно: сейчас каждые три-пять лет появляются новые методы биопечати. В изначальном общем определении биопринтинг — это технология создания тканеинженерных конструкций с использованием клеточного материала. Первично здесь применяли так называемые скаффолды (в переводе с английского — «строительные леса») — каркасы, которые задают нужную форму органа или его части и не позволяют клеткам развалиться. При этом скаффолды имитируют для клеток микроокружение, которое при вживлении способствует формированию ткани заданного типа со всевозможными «ходами» для клеточного обмена. Так клетки получают возможность вести полноценную жизнедеятельность и размножаться. В случае имплантации их система сливается с «инфраструктурой» организма с его сложнейшими биохимическими процессами.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как вести мировую экономическую войну Как вести мировую экономическую войну

О природе экономического роста, происходящего сейчас в России

Монокль
«Паутинка жизни»: судьба Евгения Замятина «Паутинка жизни»: судьба Евгения Замятина

О важности темы отдельного человека в творчестве Е. И. Замятина

Знание – сила
«Цезарь идёт!» «Цезарь идёт!»

«Alea iacta est» — то ли сказал, то ли не сказал Цезарь, когда переходил Рубикон

Дилетант
С частичкой души С частичкой души

Сомелье — это профессия, в которой можно работать в любом возрасте

Bones
Быстро – не значит без ошибок Быстро – не значит без ошибок

Человек разумный очень сильно отличается от других представителей животного мира

Знание – сила
Почему так мало архитектуры Почему так мало архитектуры

Почему российская архитектура стала очень рациональной, нейтральной и однотипной

Монокль
Как сохранить брак на всю жизнь: 10 советов от психолога Как сохранить брак на всю жизнь: 10 советов от психолога

Жить вместе «долго и счастливо» можно не только в сказках, но как?

Psychologies
Планетологи впервые нашли пещеры на комете Планетологи впервые нашли пещеры на комете

Планетологи впервые однозначно обнаружили пещеры на ядре кометы

N+1
Генетики обнаружили родственников в раскопанной в Шаньси средневековой гробнице Генетики обнаружили родственников в раскопанной в Шаньси средневековой гробнице

Ученые прочитали геномы 4 человек в общей гробнице XI–XIII веков нашей эры

N+1
Как завести бензопилу после зимовки — готовим инструмент к началу сезона Как завести бензопилу после зимовки — готовим инструмент к началу сезона

Делимся инструкцией, как завести бензопилу после простоя

CHIP
Леденящие душу хорроры: 5 книг для любителей пощекотать нервы Леденящие душу хорроры: 5 книг для любителей пощекотать нервы

Книги, от прочтения которых у вас будут мурашки и мороз по коже

ТехИнсайдер
После тренировки После тренировки

Что съесть после занятий, чтобы похудеть: 8 лучших продуктов

Лиза
Слово пацана Слово пацана

Будет ли ренессанс «Ленфильма»? Станет ли квартал в центре модным районом?

Собака.ru
Лев Рубинштейн: «Бегущая строка». Отрывок из новой книги Лев Рубинштейн: «Бегущая строка». Отрывок из новой книги

Отрывок из последней книги мастера поэзии Льва Рубинштейна «Бегущая строка»

СНОБ
ТОП-10 самых маленьких стран мира ТОП-10 самых маленьких стран мира

Вы когда-нибудь задумывались, каково жить в самой маленькой стране на Земле?

ТехИнсайдер
Нимфомания и сатириазис: когда любовь к сексу становится патологией? Нимфомания и сатириазис: когда любовь к сексу становится патологией?

Что такое сатириазис и нимфомания и как относятся к этому сексологи сегодня?

Psychologies
Опра в семи действиях: за что мы любим Опру Уинфри Опра в семи действиях: за что мы любим Опру Уинфри

Рассказываем о ключевых ипостасях легендарной телеведущей Опры Уинфри

Правила жизни
Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке Познакомьтесь с музыкантом Onative, который перепевает русские хиты на английском языке

Onative: почему обратился к нетленкам нулевых и какую музыку записывает?

Правила жизни
Заповедник: остров в море цивилизации Заповедник: остров в море цивилизации

Какую роль научная работа играет в жизни заповедников

Наука и жизнь
Как понять, что вы тот самый токсичный человек, которого все избегают: 12 признаков Как понять, что вы тот самый токсичный человек, которого все избегают: 12 признаков

Как понять, что вы — тот, кто обесценивает слова и поступки окружающих?

Psychologies
Женщины перестают любить раньше мужчин! Ученые рассказали, как устроено это явление Женщины перестают любить раньше мужчин! Ученые рассказали, как устроено это явление

Женщины в начале отношений влюбляются сильнее, чем мужчины

ТехИнсайдер
Дефицитная любовь: что это такое Дефицитная любовь: что это такое

Почему даже в благополучных с виду семьях мы часто живем такими несчастными?

Psychologies
В переплетенных около 1600 года книгах нашли фрагменты англосаксонской Псалтыри XI века В переплетенных около 1600 года книгах нашли фрагменты англосаксонской Псалтыри XI века

Лингвист Тийс Порк проанализировал 21 фрагмент средневекового пергамента

N+1
Что такое европейский педикюр, который часто путают с русским педикюром: плюсы и минусы, различия между техниками Что такое европейский педикюр, который часто путают с русским педикюром: плюсы и минусы, различия между техниками

Чем отличается европейский педикюр от сухого русского и какая методика лучше?

VOICE
Вопрос психологу: почему люди коллекционируют? Вопрос психологу: почему люди коллекционируют?

Всегда ли страсть к коллекционированию может считаться нормой?

Правила жизни
Терпение и труд… Все, я устал: четыре урока концентрации от гениев, вдохновивших весь мир Терпение и труд… Все, я устал: четыре урока концентрации от гениев, вдохновивших весь мир

Как побороть прокрастинацию: учимся у Толстого, Эйнштейна и Франклина

Правила жизни
Японский беспилотный вертолет поднял 200 килограмм груза на тросе Японский беспилотный вертолет поднял 200 килограмм груза на тросе

Японская компания провела испытания беспилотного вертолета K-Racer-X2

N+1
Давай похрустим! Давай похрустим!

Польза квашеной капусты и кому ее есть нельзя

Лиза
От Желтого малыша до Супермена и Бэтмена: краткая история комиксов От Желтого малыша до Супермена и Бэтмена: краткая история комиксов

Как появились комиксы и какие события повлияли на их развитие

ТехИнсайдер
Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами Жизнь без любимого: правда ли, что романтическая любовь умерла, а моногамия больше не в моде? Разбираемся с экспертами

Действительно ли любовь умерла и если да, то что пришло ей на смену

Правила жизни
Открыть в приложении