Биопечать органов

Один из пионеров в области биопечати органов и биофабрикации тканей — Владимир Александрович Миронов, профессор университета Вирджинии (Virginia Commonwealth University, США) и научный руководитель компании «3D Bioprinting Solutions» (Россия). В числе его разработок аппарат для производства тканевых сфероидов и гидрогель для получения объёмных тканевых конструкторов. Именно такой гидрогель выполняет роль «биобумаги» для биопечати.

 

Биопринтер. Процессу биопечати предшествует создание трёхмерной модели ткани или органа. Детализированная компьютерная модель включает все виды клеток, образующих ткань, особенности сосудистого рисунка, анатомического строения. В биопринтер загружают шарикообразные конгломераты клеток — самособирающиеся тканевые сфероиды, окружённые тонким слоем специального гидрогеля. Тому или иному типу ткани будущего органа отвечают свои клетки, для каждого типа которых в картридже предусмотрено отдельное отверстие. Полученная трёхмерная «печатная» биоконструкция помещается в биореактор для ускоренного достижения полного развития, защиты от инфекции и поддержания жизнеспособности. В биореакторе будущий орган находится в некоем коктейле, состоящем из комбинации факторов развития ткани и имитирующем настоящую среду организма. Фото: virtualycus | 3D прототипирование и Биомодерирование

bioprinting_2_600.jpg @ elementy.ru [кеш]

— Но в состав каждого органа входит несколько видов клеток. Значит, для его «печати» все они нужны. Как будет решаться эта проблема?

— В идеале должны быть включены все типы клеток, однако, например, в случае почки можно исключить нервные и гранулярные клетки, клетки лимфатической системы. Основные функции почки — фильтрация и реабсорбция — могут выполняться и без этих клеток. (Отмечу, что «напечатанную» почку мы предполагаем получить к 2030 году.)

...

 

Но сроки, конечно, невольно напоминают о падишахе...

Статья ничего, хотя совершенно зря так мало внимания уделено источнику клеток — это одна из самых важных проблем в данном вопросе.

И могли бы упомянуть точность "печати" клеток, что тоже немаловажный вопрос. Сейчас уже достигнута точность расположения клетки в районе ~микрометра.

Современные технологии 3D-печати позволяют создавать кости, органы и даже кровеносные сосуды. Однако все эти импланты необходимо хирургическим путём устанавливать в организм, что сопровождается серьёзными рисками для пациента. Новая разработка американских учёных позволяет печатать ткани прямо внутри человека.

Даже если орган будет напечатан идеально и подойдёт донору по всем параметрам, не вызвав отторжения иммунной системы, его установка требует хирургического вмешательства. Кроме того, повреждённые ткани нуждаются в длительном заживлении, что доставляет значительный дискомфорт. Также стоит учитывать возможность развития инфекции, которая способна осложнить работу всего организма. В ходе сотрудничества между несколькими крупными университетами США были созданы уникальные чернила, позволяющие печатать органы прямо внутри человека. Главная проблема, которая была решена, — это затвердение биочернил при температуре всего 36,6 градуса. В ходе экспериментов удалось получить нужный состав, способный принимать ту или иную форму под воздействием света внутри тела.

Прежде чем приступать к работе, специальный принтер проходит тщательное программирование, поскольку 3D-печать осуществляется без участия человека. Модернизации подвергся также и наконечник принтера, который каждый раз при проникновении в тело создаёт своеобразный «якорь», блокирующий вытекание чернил на поверхность. По словам исследователей, их технология позволит в будущем восстанавливать повреждённые органы без хирургического вмешательства.

«Разработка персонализированных тканей, способных восстанавливать различные травмы и недуги, очень важна для медицины. Представленный проект посвящён важной задаче создания подобной технологии и позволяет доставлять нужные материалы непосредственно внутрь пациента», — делятся итогами исследования учёные.