О 3D-принтерах настоящего и 3D-биопринтерах будущего
Откусил боксер у соперника ухо, а врачи вместо откушенного взяли да и «слепили» другое — такое же, но чуть лучше прежнего, — минуты за три. И это не мечта футуриста с богатой фантазией. Это — ближайшее будущее 3D-принтинга.
Как печатают в 3D?
Традиционная печать позволяет воссоздавать двухмерные объекты на разных поверхностях (например, фотографии, имеющие только длину и ширину, переносятся на бумагу), тогда как трехмерная печать дает возможность «тиражировать» любые объемные объекты. От запонок и пуговиц до пресловутых ушей.
3D-принтеры «вылепливают» объект слой за слоем, двигаясь по вертикали, а затем «сцепляют» слои. Слои могут создаваться как из одного материала, так и из разных. Это зависит от конкретного аппарата.
Технология давно применяется в промышленности, однако в последнее время она стала доступной для повседневного пользования. На рынке можно встретить недорогие гаджеты для создания бытовых предметов, деталей, мебели, аксессуаров. С помощью 3D-принтера можно создать почти все что угодно, например шоколадки Медицина также решила найти применение этой технологии. И нашла.
Трехмерная печать в медицине
Применять 3D-принтеры в медицине можно десятком разнообразных способов.
Так, группа ученых из Бразилии использовала подобное устройство, чтобы позволить беременной женщине «увидеть» своего ребенка. «Портрет» плода, полученный во время ультразвуковой диагностики, был распечатан на 3D-принтере, и пациентка смогла потрогать его руками.
Другая группа ученых, из Нидерландов, напечатала пластиковый протез черепной коробки и вживила его 22-летней молодой девушке, страдающей от истончения костей. Чуть позже операция была повторена китайскими медиками — они заменили кости черепа пациента трансплантатом из титана, также созданным на 3D-принтере. Схожим образом можно создать и другие части тела. Например, кости челюсти, зубы или межпозвоночные диски.
Еще один вариант использования 3D-принтеров предложили врачи из Массачусетса. Они начали печатать органы своих пациентов, чтобы «прорепетировать» на них операцию. К примеру, используя искусственное сердце, имеющее те же изъяны, что и у пациента, медики выяснили, что потребуется более радикальное вмешательство, чем планировалось.
Актуальные исследования
На данный момент почти всё, что печатается на 3D-принтерах, создается из небиологических материалов, и это ограничивает применение технологии: нельзя же напечатать полнофункциональное легкое из пластмассы. Хотя выращенные органы и ткани — это уже не диковинка, а реальность.
Поэтому главная и основная цель ученых сейчас — довести до ума технологию 3D-биопринтинга, которая позволила бы печатать ткани и клетки, а то и целые органы.
Достижение этой цели — дело небыстрое, хоть к ней и идут как крупные научные институты, так и небольшие стартапы. Однако кое-какие подвижки уже есть. К примеру, ученые из Гарварда и MIT напечатали сеть крохотных волокон, покрытых клетками эндотелия. Затем волокна были удалены, а клетки остались и сохранили свою форму — форму капиллярной сети.
Другие ученые, из Университета Твенте, работают над тем, чтобы печатать клетки поджелудочной железы на поверхности из альгината и желатина. По мнению биоинженеров, подобные клетки не будут разрушаться иммунной системой человека, а значит, после пересадки больному диабетом пациенту смогут нормально функционировать. На данный момент проходит испытание технологии и поиски еще более эффективных путей реализации идеи. В то же время то, что напечатанные клетки выполняют свою основную функцию — производят инсулин, — уже доказано.
Косметические гиганты — Procter & Gamble и L’Oréal — также включились в борьбу. Компании объявили, что независимо друг от друга работают над созданием человеческой кожи, которую можно будет печатать на принтере. Подобная кожа будет использоваться для тестирования косметических образцов (кремов, лосьонов), однако со временем ей можно будет найти и более фантастичные применения (как насчет омоложения, например?).
Отдаленные перспективы
Пока ученые учатся печатать «легкие» вещи — клетки и простейшие ткани. Более сложные органы (например, пригодное сердце) еще даже не на повестке дня. И, вероятно, мы их не увидим несколько десятков лет.
- Во-первых, потому что, несмотря на сравнительно хорошее финансирование изучения биопринтинга, технология до сих пор ошеломительно дорогая (3D-биопринтеров в мире всего несколько десятков).
- Во-вторых, потому что «сложные» органы устроены сложно, а их работоспособность определяется не только формой — нужно учитывать куда больше факторов.
- В-третьих, потому что даже после создания такого продукта нужны будут годы для тестирования и всестороннего доказательства безопасности.
Если все-таки биопринтинг расцветет в полную силу, это позволит решить одну из наиболее насущных проблем медицины — дефицит донорского материала, из-за которого ежегодно умирают сотни тысяч людей. И, в перспективе, привести нас к значительному увеличению продолжительности жизни. (Если, конечно, от технологии не откажутся лет через десять — как в свое время отказались от многих некогда казавшихся перспективными идей (к примеру, создания полностью искусственного сердца, работающего так же, как настоящее).
Анна Кирикова специально для Apteka.RU
