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

Лазерное шоу для рапса Лазерное шоу для рапса

Дроны с красным светом активизируют фотосинтез у культурных растений

Наука
Исабель Альенде: «Виолета». Отрывок из саги, охватывающей весь XX век Исабель Альенде: «Виолета». Отрывок из саги, охватывающей весь XX век

Глава из романа — о сильной и страстной героине, познавшей богатство и бедность

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
Очень Важная Вечеринка: как подготовить лицо к макияжу, если тебя ждет значимое мероприятие Очень Важная Вечеринка: как подготовить лицо к макияжу, если тебя ждет значимое мероприятие

Хочешь даже на семейном празднике выглядеть как актриса на красной дорожке?

VOICE
Предвестники жизни Предвестники жизни

На астероиде Рюгу найден компонент РНК

Наука
12 лучших сериалов про маньяков 12 лучших сериалов про маньяков

Сериалы для любителей безопасно пощекотать себе нервы

Maxim
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

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
Как птицы учатся использовать звёздный компас Как птицы учатся использовать звёздный компас

Биологи связали популяции птиц, зимующих в одном районе, а гнездящихся в другом

Наука и жизнь
Стесняюсь спросить: от чего зависит запах пота и как его устранить Стесняюсь спросить: от чего зависит запах пота и как его устранить

Что влияет на запах пота, как его уменьшить и можно ли вообще перестать потеть?

Правила жизни
Гедонизм в эпоху дедлайнов: как менялся культ наслаждения от античности до наших дней Гедонизм в эпоху дедлайнов: как менялся культ наслаждения от античности до наших дней

Что такое гедонизм и может ли он сделать нас счастливее

Forbes
Правда ли, что для формирования привычки нужен 21 день? Вот что говорит современная наука Правда ли, что для формирования привычки нужен 21 день? Вот что говорит современная наука

Возможно ли за три недели приучить себя к полезному?

Вокруг света
Как выбрать сковороду и почему готовить всё только на одной посуде — плохая идея Как выбрать сковороду и почему готовить всё только на одной посуде — плохая идея

Ориентируясь на эти подсказки, вы сможете выбрать идеальную сковородку

ТехИнсайдер
Рис с пшеницей и обработанным мясом повысили глобальную заболеваемость диабетом Рис с пшеницей и обработанным мясом повысили глобальную заболеваемость диабетом

Несбалансированное питание привело к 14,1 миллиона случаев сахарного диабета

N+1
12 вопросов врачу, которые помогут предупредить или выявить онкозаболевание 12 вопросов врачу, которые помогут предупредить или выявить онкозаболевание

Что такое онконастороженность?

Psychologies
Холод полезен для здорового старения: он запускает механизм очищения клеток Холод полезен для здорового старения: он запускает механизм очищения клеток

Как холод влияет на человеческий организм?

ТехИнсайдер
«Вишневый сад» по-испански. О победителе Берлинского кинофестиваля «Земля Алькаррас» «Вишневый сад» по-испански. О победителе Берлинского кинофестиваля «Земля Алькаррас»

О важных изменениях устройства цивилизации — в фильме «Земля Алькаррас»

СНОБ
«Я люблю слишком сильно»: как уменьшить «громкость» чувств «Я люблю слишком сильно»: как уменьшить «громкость» чувств

Могут ли люди усиливать или ослаблять чувство любви?

Psychologies
Какими качествами нужно обладать, чтобы научиться предсказаниям на картах Таро? Какими качествами нужно обладать, чтобы научиться предсказаниям на картах Таро?

Для того чтобы научиться делать расклады, нужен определенный дар. Так ли это?

VOICE
Турецкие сериалы: подборка разных жанров для тех, кто хочет наконец-то окунуться в этот великолепный мир Турецкие сериалы: подборка разных жанров для тех, кто хочет наконец-то окунуться в этот великолепный мир

Хочешь начать знакомиться с турецкими телешоу и не знаешь, с чего начать?

VOICE
Почему жертв кибермошенников не становится меньше Почему жертв кибермошенников не становится меньше

Каждый второй россиянин хоть раз становился жертвой кибермошенников. Почему?

Forbes
Отпусти и забудь Отпусти и забудь

Как «сжигать мосты» и не жалеть об этом

Лиза
«Одиночка»: роман о матери, у которой родился ребенок с особенностями развития «Одиночка»: роман о матери, у которой родился ребенок с особенностями развития

Отрывок из книги «Одиночка» — о том, как героиня пытается принять одиночество

Forbes
Рыбное дело Рыбное дело

Художница из поселка Ноглики на севере Сахалина владеет уникальным мастерством

Вокруг света
Как доказать даже ребенку, что Земля действительно круглая Как доказать даже ребенку, что Земля действительно круглая

Как объяснить плоскоземельщикам и детям, почему Земля круглая

ТехИнсайдер
Светить всегда? Светить везде? Светить всегда? Светить везде?

Как выбрать подсветку для рассады?

Наука и жизнь
Экспедиционный Volkswagen Amarok. В двух шагах от идеала Экспедиционный Volkswagen Amarok. В двух шагах от идеала

Volkswagen Amarok — идеальное средство для автономных путешествий

4x4 Club
«Носы у нас обеих крупные, но непохожие»: Мариэтта Цигаль-Полищук о роли Раневской «Носы у нас обеих крупные, но непохожие»: Мариэтта Цигаль-Полищук о роли Раневской

Актриса Мариэтта Цигаль-Полищук — о творческом пути и влиянии матери на карьеру

Forbes
Можно ли приручить землетрясение? Можно ли приручить землетрясение?

Что мы знаем о землетрясениях?

Наука и жизнь
Кто не спит, тот не живет: как недостаток сна портит нам жизнь Кто не спит, тот не живет: как недостаток сна портит нам жизнь

Глава из книги «Спать и высыпаться» о том, как недостаток сна влияет на жизнь

Inc.
Открыть в приложении