Модифицированный учеными Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» биопринтер на основе многоосевого робота, способный печатать живыми клетками прямо на пациентах, прошел испытания на животных в лаборатории доклинических исследований Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена и готов к следующим этапам исследований.
Технология биопечати in situ может стать прогрессивным терапевтическим методом лечения ожогов, язв и обширных повреждений мягких тканей. Программно-аппаратный комплекс, разработанный специалистами НИТУ «МИСиС» и компании 3D Bioprinting Solutions, сканирует и создает трехмерные модели дефектов, а затем заполняет требуемые участки гидрогелевой композицией с живыми клетками, сообщает пресс-служба вуза.
Специальное программное обеспечение, синхронизирующее движения роборуки и подачу материала, создал инженер Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ «МИСиС» Александр Левин. Генерируемая программой траектории не только учитывают изгибы поверхностей, но и могут меняться в реальном времени для компенсации дыхания пациентов. Для этого в концевой эффектор интегрирована система обратной связи с лазерным датчиком. Пользовательский интерфейс с возможностью 3D-отображения траекторий написан на языке Python с использованием открытых библиотек Pyqt5 и OpenGL.
«Код есть в открытом доступе, любой желающий может улучшить его. Мы действуем прежде всего в интересах науки и пациентов. Структура программы построена таким образом, чтобы минимизировать человеческий фактор, поэтому с ней справится не только узкопрофильный специалист, но и оператор с базовыми навыками. Надеемся, что с должным масштабированием и налаженным серийным производством затраты на изготовление биопринтера in situ снизятся, что сделает его доступным и клинически значимым устройством», — рассказал Александр Левин.
На сегодняшний день существуют два основных подхода к технологии биопечати кожи — in vitro и in situ. В первом случае конструкцию печатают в лаборатории на ровной поверхности в стерильных условиях, а затем помещают в инкубатор для созревания ткани. В случае in situ биофабрикацию кожи можно выполнять непосредственно на теле пациента в операционной без дополнительного оборудования.
«Основная особенность по сравнению со стандартным 3D-биопринтером in vitro — технология биопечати in situ может быть полезна при лечении дефектов кожи на сложных поверхностях. Главное преимущество — биопечать можно проводить непосредственно в операционной, где не так много места, и для осуществления биопечати не требуется дополнительное дорогостоящее и сложное оборудования для культивирования клеточных продуктов, поскольку организм сам выполняет эту функцию», — пояснил инженер Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ «МИСиС» Владислав Львов.
Проведенный специалистами Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена гистологический анализ через четыре недели после операций на животных показал, что применяемые биочернила на основе коллагенового гидрогеля, лизата тромбоцитов и дермальных фибробластов значительно улучшили процессы заживления ран.
В мире существуют несколько десятков компаний, производящих коммерческие 3D-биопринтеры, и даже предпринимаются попытки разработать биопринтер in situ в академических условиях, но коммерчески доступных in situ биопринтеров пока нет. Насколько известно разработчикам, это первое описание коммерчески доступного 3D-биопринтера на базе роборуки, подходящего для использования в операционной in situ.
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.