В прошлом посте мы вкратце рассказали о концепции биопечати. Пора переходить к конкретным примерам использования 3D-принтинга. Готовы?
Еще в 2015-м году ученые в Цюрихе разработали технологию, которая позволит больницам печатать полноразмерный хрящевой имплантат человеческого носа всего за 16 минут. Он был создан из смеси биополимеров и живых хрящевых клеток, при использовании биопринтера. Поскольку имплантат выращен из собственных клеток организма, риск отторжения гораздо ниже, чем для имплантата, сделанного, скажем, из силикона. Дополнительное преимущество заключается в том, что биоимплантат растет вместе с пациентом, что особенно важно для детей и молодых людей.
В 2016-м году группа исследователей из Северо-Западного университета Чикаго попробовала напечатать… яичники. И решить тем самым проблему бесплодия. Из животного коллагена ученые сделали крепкую (чтобы смогла выдержать операцию по пересадке) и большую (чтобы вместить гормонопроизводящие клетки и неразвитые яйцеклетки – овоциты) конструкцию. После печати ученые разместили внутри этой структуры фолликулы яичников и перешли к испытаниям разработки, пересаживая имплантаты мышам с удаленными яичниками. Эксперименты прошли успешно: у мышей была налажена овуляция и впоследствии они родили здоровое потомство. Биопротезы способствовали росту кровеносных сосудов без необходимости внешней стимуляции. Кроме того, имплантаты помогли восстановить гормональный цикл у мышей. Ученые уверены, что такого же эффекта можно достичь и при использовании искусственных яичников у людей.
Опять-таки в 2016-м при помощи аддитивных технологий была создана искусственная почка. Ученые из университета Вандербильта (США) разработали прототип этого органа, чтобы облегчить состояние пациентов, которые страдают почечной недостаточностью, и дать возможность таким людям обходиться без диализа. При создании прототипа группа исследователей использовала живые клетки почки и микрочип. Живые клетки почек призваны налаживать связь между искусственным органом и сердцем человека. Микрочип создан по принципу микрочипов, которые используют в компьютерной индустрии, только с той разницей, что он содержит кремниевые фильтры. Одна искусственная почка содержит 15 микросхем, которые расположены друг над другом. Микрочипы одновременно являются и фильтрующими элементами, и основой для живых клеток почки. Ученые утверждают, что энергию для данной искусственной почки может поставлять сердце пациента.
…А можно ли слои кожи напечатать точно так же, как на принтере? «Можно не только напечатать, но и наложить слои кожи на рану в точном соответствии с ее контурами» – ответили ученые из Института регенеративной медицины при университете Уэйк Форест (США). А в феврале 2019 года в журнале «Scientific Reports» уже была опубликована статья, в которой эти ученые подробно описали технологию послойной биопечати кожи. Они разработали и протестировали принтер, который может печатать клетки кожи непосредственно на ожоговой ране. Полученные образцы клеток смешивали и помещали в специальный гидрогель для увеличения объема клеточной культуры. Затем гидрогель помещали в принтер. Сканер очень точно определял размер и глубину повреждений. Эта информация передавалась на принтер, и печаталась кожа для покрытия раны. В отличие от традиционных кожных трансплантатов, требовался только участок кожи, размер которого составляет одну десятую от размера ожога, чтобы вырастить достаточное количество клеток для печати.
А что в России? В 2021-м году студенты Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали тестовую модель 3D-биопринтера. В команду Печать воспроизводится с помощью двух устройств: поршневого и шприцевого экструдеров. Также студенты встроили внутри 3D-биопринтера очиститель воздуха, что важно для печати биоматериалов. Тогда предположительная цена российского биопринтера составляла порядка 300 тысяч рублей, что было значительно ниже расценок у конкурентов.
В настоящее время люди научились печатать костную ткань, клапаны сердца, сосуды... Кроме того, биопринтинг может помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. На принтере реально размножить кусочек опухоли в биореакторе, напечатать образцы опухолевой ткани и впоследствии провести опыты по подбору лучшего лекарства и лечения для конкретного пациента. Пока неизвестно, когда органы будут печатать массово. Есть проблемы с сертификацией и нехваткой кадров. А может, это хороший шанс занять востребованную нишу на рынке?
@MetalPrinters
#slm #3dпринтеры #российскиетехнологии #технологииплюс #технологии+ @iPonedelnik
