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
Слово пацанам Слово пацанам

На свете много мужчин, которые начинают общение с грубости и хамства. Зачем?

VOICE
Дни и ночи стрелецких казней Дни и ночи стрелецких казней

Следствие по делу стрельцов сопровождалось невиданными пытками и расправами

Дилетант
Робот научился наводить порядок в незнакомом доме Робот научился наводить порядок в незнакомом доме

Робот, который способен подбирать определенные объекты в незнакомой комнате

ТехИнсайдер
Король Прусский Фридрих Вильгельм III с сыновьями благодарит Москву за спасение его государства Король Прусский Фридрих Вильгельм III с сыновьями благодарит Москву за спасение его государства

В 1818 году Фридрих Вильгельм III вместе со своими сыновьями приехал в Россию

Дилетант
Тропические леса Амазонки могут достичь «переломного момента» к 2050 году Тропические леса Амазонки могут достичь «переломного момента» к 2050 году

Лес перешел безопасную границу и нуждается в восстановлении

ТехИнсайдер
«Черный вторник»: биржевой крах на Уолл-Стрит 1929 года «Черный вторник»: биржевой крах на Уолл-Стрит 1929 года

Рассказываем о биржевом крахе, произошедшем на Уолл-Стрит 29 октября 1929 года

ТехИнсайдер
Новые французы Новые французы

Франция снова в гастрономическом тренде

Bones
Первая леди Атлантики: история летчицы Амелии Эрхарт, которая пропала во время кругосветного перелета Первая леди Атлантики: история летчицы Амелии Эрхарт, которая пропала во время кругосветного перелета

Амелия Эрхарт стала первой женщиной-пилотом, перелетевшей Атлантический океан

СНОБ
8 простых способов сделать спальню уютнее: советы дизайнеров интерьера 8 простых способов сделать спальню уютнее: советы дизайнеров интерьера

Как превратить спальню в оазис дзена?

VOICE
Вера Алентова: «Мы с Меньшовым совершенно разные: он человек «да», а я человек «нет» Вера Алентова: «Мы с Меньшовым совершенно разные: он человек «да», а я человек «нет»

Вера Валентиновна Алентова о своей жизни накануне 70-летия

Караван историй
Рецепты счастья Софи Лорен Рецепты счастья Софи Лорен

Как гуси когда-то спасли Рим, так спагетти спасли Софи Лорен

Караван историй
5 случаев излечения от неизлечимых болезней, в которые сложно поверить 5 случаев излечения от неизлечимых болезней, в которые сложно поверить

Прецеденты, когда пациенты, считавшиеся безнадежными, успешно шли на поправку

Maxim
Поразительно! Психологическая помощь по телефону способна улучшить ваше здоровье Поразительно! Психологическая помощь по телефону способна улучшить ваше здоровье

Польза от психологической помощи по телефону выше, чем от антидепрессантов

ТехИнсайдер
Пластмассовый мир проиграл Пластмассовый мир проиграл

Как советские хиппи не хотели никого победить — но все изменили

Weekend
«Разговоры с таксистами об устройстве Вселенной» «Разговоры с таксистами об устройстве Вселенной»

Почему для выживания людям, вероятно, потребуется расселиться за пределы Земли

N+1
Где-то есть счастливые копии нашей Вселенной. О новом фильме «Прошлые жизни» Где-то есть счастливые копии нашей Вселенной. О новом фильме «Прошлые жизни»

О том, какие культурные уровни спрятаны в мелодраме «Прошлые жизни»

СНОБ
Олег Нестеров про свой любимый альбом The Cure — Disintegration Олег Нестеров про свой любимый альбом The Cure — Disintegration

Лидер группы «Мегаполис» о культовой музыке прошлого

СНОБ
Маленький пассажир большого корабля. Зачем в космос отправят первый в мире арт-объект в виде осьминога Маленький пассажир большого корабля. Зачем в космос отправят первый в мире арт-объект в виде осьминога

В чем смысл запуска предметов человеческого творчества за пределы Земли?

СНОБ
Казус Донского Казус Донского

Как завещание Дмитрия Донского привело к междусобице на Руси

Дилетант
Великий мнимый Великий мнимый

«Май декабрь»: Джулианна Мур, Натали Портман и Тодд Хейнс о природе кино

Weekend
«Присцилла» Софии Копполы: как выглядела жена Элвиса Пресли — в его глазах и на самом деле «Присцилла» Софии Копполы: как выглядела жена Элвиса Пресли — в его глазах и на самом деле

Как развивались отношения Присциллы с Элвисом Пресли?

Psychologies
«Поскребись своим телом по истории XX века — и никогда не захочешь ее повторять» «Поскребись своим телом по истории XX века — и никогда не захочешь ее повторять»

Тома Селиванова о своем фильме «Пепел и доломит»

Weekend
«Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы» «Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы»

Зачем ученые объединяют радиосигналы телескопов

N+1
Девушки тоже ездят на «харлеях»: как бренды открывали для себя женскую аудиторию Девушки тоже ездят на «харлеях»: как бренды открывали для себя женскую аудиторию

Как производители разных товаров открывали для себя потребителей-женщин

Forbes
Белый дом Белый дом

Белый дом — очевидный для всего мира символ Америки

Дилетант
Брендинг и средства индивидуализации, или как сберечь уникальность бренда? Брендинг и средства индивидуализации, или как сберечь уникальность бренда?

Поговорим о средствах индивидуализации, товарных знаках и знаках обслуживания

Наука и Техника
Модельер экономического роста Модельер экономического роста

Как потомок русских эмигрантов Роберт Солоу изменил современную экономику

Деньги
Палеогенетики впервые выявили древнего человека с синдромом Эдвардса Палеогенетики впервые выявили древнего человека с синдромом Эдвардса

Первый случай, когда синдром Эдвардса выявили у древнего человека

N+1
В каких активах Илон Маск «хранит» капитал, благодаря которому считается одним из богатейших людей мира В каких активах Илон Маск «хранит» капитал, благодаря которому считается одним из богатейших людей мира

Что представляет из себя состояние Илона Маска?

VC.RU
Открыть в приложении