Молодой ученый Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева Павел Цыганков получил грант Российского научного фонда на проект по восстановлению органов с помощью биопечати и аэрогелей. Исследования проводятся на стыке двух технологий — 3D-печати и сверхкритической сушки-стерилизации. Разработанный 3D-принтер будет использоваться для печати имплантатов мягких и твердых тканей органов с помощью биосовместимых материалов, сообщает пресс-служба вуза.
Трехмерная печать позволяет быстро прототипировать и изготавливать изделия заданной формы, однако серьезной задачей остается подбор подходящих материалов, выступающих в роли «чернил». Варьируя состав можно добиваться заданных свойств как на уровне наноструктуры, так и на макроуровне. Работа Павла Цыганкова и его коллег проводится под руководством заведующей кафедрой Натальи Меньшутиной, более десяти лет занимающейся исследованием аэрогелей — материалов, получаемых методом сверхкритической сушки исходного геля при давлении и температуре выше критических, когда исчезает разница между газовой и жидкой фазами.
Благодаря необычному сочетанию свойств — низкой плотности и теплопроводности, а также высокой сорбционной емкости и прозрачности — аэрогели применяют в производстве тепло- и звукоизоляционных материалов, сорбентов, накопителей энергии, катализаторов, высокоэффективных средств доставки лекарственных средств и клеточных матриксов — каркасов для соединительных тканей, обеспечивающих работу клеток в организме. По замыслу Павла Цыганкова такие матриксы можно напечатать на 3D-принтере и имплантировать пациенту для наращивания недостающих тканей и даже замены целых органов.
«Наша задача — разработка новых подходов к получению материалов с заданными свойствами. Работы лежат на стыке двух принципиально разных технологий — 3D-печати и сверхкритической сушки-стерилизации. С использованием таких технологий планируется получать изделия медицинского назначения с заданной сложной геометрией, в том числе персонифицированные имплантаты мягких и твердых тканей. В химической технологии очень перспективны процессы, реализуемые с использованием сверхкритических процессов. Такие процессы безопасны, экологичны, эффективны. Наш проект включает исследования процессов структурообразования аэрогелей и наноматериалов, а также разработку процессов сушки и стерилизации сверхкритическим диоксидом углерода», — пояснил Павел Цыганков.
Первые эксперименты по 3D-печати проводились с использованием простейшего принтера, конструкцию которого уже полностью пересобрали. Сейчас это полноценная технология и абсолютно оригинальная установка.
«Это комплексные экспериментальные исследования, итеративный подход: разработать состав «чернил», напечатать, просушить и провести стерилизацию, исследовать свойства полученных материалов. Кажется простым, но по ходу продвижения всплывает много интересного и необычного. Есть такие составы и такие свойства, которые требуют отдельного, полноценного исследования», — рассказал Павел Цыганков.
Прикладная задача проекта — разработка технологии получения тканеинженерных конструкций из биосовместимого материала в виде конкретного участка печени с индивидуальной геометрией. Проще говоря, это может быть искусственный фрагмент печени, который должен будет прирасти собственной тканью организма.
«По теме исследований нами подготовлен и выпущен ряд материалов. Одна их последних статей — «Изучение процесса 3D-печати с использованием гетерофазной системы», где предлагается новый простой и дешевый способ печати биополимерными материалами для разработки матриксов для роста клеток. Предварительно подана заявка на патент для разработанной технологии 3D-печати», — рассказал Павел Цыганков.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.