Пересадка органов спасает жизни, но доноров хронически не хватает. Инженеры по тканевой инженерии предлагают радикальное решение: печатать органы на 3D‑принтерах. Биопринтинг использует «био-чернила» — смесь клеток и гидрогелей, которые экструзией наносятся по слоям, формируя трёхмерную структуру. После печати клетки начинают взаимодействовать, образуя ткани. Самый известный пример — печать каркасов для кожи и хрящей. Однако учёные стремятся к более сложным органам: печень, почки, сердце.
Вначале создают трёхмерную модель органа. Используются снимки КТ или МРТ пациента, что позволяет получить индивидуальную геометрию. Затем выбирают тип клеток: для печени нужны гепатоциты и поддерживающие эндотелиальные клетки, для почек — нефроны. Клетки берут у пациента (из стволовых клеток) или от доноров и выращивают в лаборатории. Биопринтер наносит их по определённым траекториям, оставляя пустые каналы для будущих сосудов. После печати орган помещают в биореактор, где он дозревает: клетки образуют межклеточный матрикс, подключаются к сосудистым канальцам.
Самая сложная часть — создать полноценную сосудистую сеть, которая обеспечит кислородом и питанием каждую клетку. Учёные используют печать растворимых каркасов: в места будущих сосудов вводится материал, который затем вымывается, оставляя полости для кровь. Другие применяют «орга-о-щики» — ионы, что направляют рост сосудов. Для сердца важны ещё электрические сигналы: клетки сердца должны сокращаться синхронно. Для этого используют специальные биореакторы, подающие электрические импульсы, обучая клетки работать как единое целое.
Пока полностью напечатанные органы ещё не имплантируются людям. Однако уже есть успехи: напечатанные хрящи восстановили суставы у животных, печёночные структуры использовались для тестирования лекарств. Успешно трансплантирована часть кожи, созданная биопринтером. В перспективе биопечать позволит получать органы из собственных клеток пациента, что устранит проблему отторжения. Хирурги смогут заказывать «запасные части» на заказ. Однако предстоит решить вопросы стандартизации, регулирования, масс производства. Биопринтинг — один из самых захватывающих рубежей биомедицины, который приближает нас к эпохе регенеративной терапии.