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
Лучшие способы «сдуться», если накануне ты съела слишком много Лучшие способы «сдуться», если накануне ты съела слишком много

Никак не могла перестать есть и теперь чувствуешь себя так себе?

VOICE
Грибы перестают расти Грибы перестают расти

Рынок культивируемых грибов близок к перепроизводству, но есть возможность роста

Монокль
Как защитить электрооборудование в доме от перепадов напряжения? Как защитить электрооборудование в доме от перепадов напряжения?

Как избежать выхода из строя электрооборудования при перепадах напряжения?

CHIP
Встреча со скарабеями Встреча со скарабеями

Священный скарабей — вероятно, самый известный в мире жук

Наука и жизнь
«Любит — не любит»: 5 явных сигналов того, что человек в вас заинтересован «Любит — не любит»: 5 явных сигналов того, что человек в вас заинтересован

В вопросах выявления симпатии важно все: и язык тела, и то, что вы обсуждаете

Psychologies
«Голос — это про личность» «Голос — это про личность»

Элина Гейман — как музыка может исцелять или разрушать

ЖАРА Magazine
«К 2030 году мы качественно изменим конъюнктуру рынка» «К 2030 году мы качественно изменим конъюнктуру рынка»

Алексей Волков — о трудностях реализации туристических проектов

Монокль
Трудный возраст: 5 хороших книг о подростках, которые стоит прочитать взрослым Трудный возраст: 5 хороших книг о подростках, которые стоит прочитать взрослым

Пять историй взросления, авторы которых работают с российской реальностью

Правила жизни
Виагра снижает риск развития болезни Альцгеймера на 18% ниже Виагра снижает риск развития болезни Альцгеймера на 18% ниже

Виагра, помимо прочего, также может снижать риск развития болезни Альцгеймера

ТехИнсайдер
Как подтянуть дряблую кожу после похудения? Вот что посоветовали эксперты! Как подтянуть дряблую кожу после похудения? Вот что посоветовали эксперты!

Как вы можете улучшить состояние своей кожи после потери веса?

ТехИнсайдер
Харассмент в медицине: почему женщинам-врачам и медсестрам так сложно себя защитить Харассмент в медицине: почему женщинам-врачам и медсестрам так сложно себя защитить

Женщины-врачи и медсестры в России регулярно сталкиваются с домогательствами

Forbes
6 важных документалок в жанре true crime: что они рассказывают нам о серийных убийцах и как влияют на полицейские расследования 6 важных документалок в жанре true crime: что они рассказывают нам о серийных убийцах и как влияют на полицейские расследования

Документальные фильмы о маньяках, которые обнажают болевые точки социума

Правила жизни
Любить нельзя купить Любить нельзя купить

Попытка понять современное искусство

Men Today
Исследователи узнали, как громкие звуки повреждают наш слух и можно ли от этого защититься Исследователи узнали, как громкие звуки повреждают наш слух и можно ли от этого защититься

Долгое время ученые не могли понять, как именно шум повреждает слух

ТехИнсайдер
Узнайте, почему после расставания вам и плохо, и хорошо! Интересные факты из психологии Узнайте, почему после расставания вам и плохо, и хорошо! Интересные факты из психологии

Что такое «парадокс разбитого сердца»?

ТехИнсайдер
«Я беден и уродлив. Ищу полнейшего контраста»: как знакомились в России в начале ХХ века «Я беден и уродлив. Ищу полнейшего контраста»: как знакомились в России в начале ХХ века

Как сто лет назад люди искали себе пару

Правила жизни
5 мемуаров известных актеров 5 мемуаров известных актеров

Говорят, что талантливый человек талантлив во всем, особенно в написании книг

Maxim
20 лучших ролей Тома Круза за всю карьеру 20 лучших ролей Тома Круза за всю карьеру

От кумира тинейджеров до одного из главных актеров Голливуда

Правила жизни
Мерцание светодиодных ламп: вредно ли и как его проверить? Мерцание светодиодных ламп: вредно ли и как его проверить?

Как понять, мерцают ли лампы в световых приборах?

CHIP
«Токсичная подружка» Виталика Бутерина: кто такая Мин Чан и какова ее роль в Ethereum «Токсичная подружка» Виталика Бутерина: кто такая Мин Чан и какова ее роль в Ethereum

Отрывок из книги Лоры Шин «На шифре. Инсайдерская история криптовалютного бума»

Forbes
Собаки с вытянутыми мордочками живут дольше коротконосых пород Собаки с вытянутыми мордочками живут дольше коротконосых пород

В зависимости от породы собаки могут жить от 5,5 до 15 лет. Что на это влияет?

ТехИнсайдер
«Созвездие»: сай-фай-сериал о газлайтинге и отношениях матери с дочерью «Созвездие»: сай-фай-сериал о газлайтинге и отношениях матери с дочерью

В этом проекте фантастические мотивы переплетаются с драмой

Forbes
Как алкоголь влияет на человека: краткосрочные и долгосрочные последствия Как алкоголь влияет на человека: краткосрочные и долгосрочные последствия

Алкоголь: так ли безобиден этот социально-приемлемый наркотик?

Psychologies
Что на самом деле значит фраза «делай, что хочешь»: скрытые смыслы и послания Что на самом деле значит фраза «делай, что хочешь»: скрытые смыслы и послания

Почему фраза «делай, что хочешь» несет за собой такой негатив?

Psychologies
Говорить от своего имени: как японская придворная дама требовала гражданских прав Говорить от своего имени: как японская придворная дама требовала гражданских прав

О удивительной карьере Тосико Кисида, японской придворной дамы

Forbes
Как психотерапия может помочь в борьбе с бесплодием: разбор с примерами клиенток Как психотерапия может помочь в борьбе с бесплодием: разбор с примерами клиенток

Когда медицина не может вылечить бесплодие, женщины обращаются к психотерапии

Psychologies
Украшение для окон Украшение для окон

Какие шторы сейчас в моде: персиковый цвет, природные мотивы и другие тренды

Лиза
Восполняем недостаток солнца в зимнее время: что надо знать о витамине D Восполняем недостаток солнца в зимнее время: что надо знать о витамине D

Чувствуете упадок сил, а кожа стала сухой и тусклой?

Psychologies
Принцесса-рыбка, гигантский робот и амфибия. Фильмы о дружбе между человеком и нечеловеком Принцесса-рыбка, гигантский робот и амфибия. Фильмы о дружбе между человеком и нечеловеком

Подборка трогательных фильмов об отношениях людей и нелюдей

СНОБ
Открыть в приложении