Біопечать - це відносно новий напрямок в розвиток медицини, яке з'явилося завдяки стрімкому розвитку адитивних технологій.
В даний час вчені всього світу посилено працюють над створенням багатофункціональних принтерів, здатних друкувати працездатні органи, такі як серце, нирки і печінку.
Примітно, що вже сьогодні дослідні зразки Біопринтер здатні надрукувати кісткові і хрящові імпланти, а також створити складні біологічні продукти харчування, до складу яких входять жири, білки, вуглеводи і вітаміни.
Від офісного принтера до складної біомеханічної машині
Перші принтери для біопечаті були далеко не досконалими. Для перших експериментів вчені використовували звичайні настільні струменеві апарати, модернізовані в робочих умовах.
Виявилося, що розмір людських клітин можна порівняти з розмірами краплі стандартних чорнила і становить приблизно 10 мікрон. Дослідження показали, що 90% клітин зберігають життєздатність в процесі біопечаті.
Сьогодні під загальною назвою «біопрінтінг» ховаються відразу кілька побічно пов'язаних технологій біопечаті. Для створення органів на 3D принтері можуть використовуватися фоточутливий гідрогель, порошковий наповнювач або спеціальна рідина.
Залежно від використовуваної машини, робочий матеріал подається з диспенсера під виглядом постійної струменя або дозованими крапельками. Такий підхід використовується для створення м'яких тканин з низькою щільністю клітин - штучної шкіри і хрящів. Кісткові іспланти друкуються методом пошарового наплавления з полімерів натурального походження.
Від теорії до практики 3D-біопечаті
Лікарі використовували стовбурові клітини пацієнтів для створення штучного органу. Зразки донорської тканини в спеціальній герметичній камері за допомогою екструдера завдали поверх макета сечового міхура, нагрітого до природної температури людського тіла.
Через 6-8 тижнів у ході інтенсивного зростання і подальшого поділу клітини відтворили людський орган.
Печаткою органів на 3D принтері в повному обсязі займаються всього кілька компаній. Найбільших успіхів на цій стезі досягли інженери американської компанії Organovo, зуміли надрукувати печінкову тканину.
Швейцарська компанія RegenHu впритул наблизилася до успіхів американських колег. Європейським розробником вдалося створити лазерний і діспенсерний біопринтери, які друкують біобумагой.
У свою чергу, японська компанія CyFuse працює над моделюванням клітинних з'єднань за допомогою сфероидов, нанизаних на мікроскопічні жезли.
Цілком можливо, що в недалекому майбутньому продукція компанії Rainbow Coral Corp буде повсюдно використовуватися для виготовлення фармацевтичних препаратів.
Вчені з країн СНД не відстають від західних колег. Нещодавно в Росії успішно завершилися біологічні дослідження, ініційовані компанією «3Д Біопрінтінг Солюшенс».
Біонженерам вдалося надрукувати життєздатну 3D-модель щитовидної залози. Штучний орган, надрукований на принтері, успішно пересадили піддослідної миші. В ході експерименту використовувався інноваційний вітчизняний 3D-принтер 3DBio.
Надрукований орган призначався для тестування лікарських препаратів, проте винаходили не заперечують, що незабаром пристосують своє обладнання для створення донорських органів.
Поки ж фармацевтичні компанії використовують отриманий в лабораторії Organovo матеріал для випробування експериментальних ліків складів.
Такий підхід дозволить виробникам ліків розробляти безпечні і менш токсичні антибіотики.
У прес-центрі компанії-виробника кажуть, що в найближче п'ятиріччя Organovo і її партнери збираються освоїти ринок трансплантатів.
Біоінженери вже надрукували на 3D принтері життєздатні нирки, які зберігають свої функції протягом двох тижнів. Також компанія виробляє комерційну ниркову тканину - її можуть купити фармацевти для вивчення перспективних медичних складів.
Біотканини отримала назву exVive3D tissue.
Біопечать розвивається швидше, ніж прогнозувалося. Проте, використовувані технології далекі від досконалості. Інша справа медичні імпланти.
Інженери навчилися моделювати і відтворювати різні елементи людського кісткового каркаса - штучні фаланги пальців, тазостегнові суглоби, деталі грудної клітини.
Кісткові імплантати виготовляються методом селективного лазерного спікання з нітінолу (нікілід титану) - високоміцного матеріалу, що нагадує за своїм біохімічним складом кісткову тканину. В ході друкованого процесу використовуються 3D моделі, отримані завдяки комп'ютерній томографії.
Не меншою популярністю користуються протези з полімерів. Протези кисті можна назвати органом, зате простота, з якою потребують можуть отримати механізм, що дозволяє повернути їх до нормального способу життя, заслуговує на увагу.
Вартість подібного пристрою не перевищує 10-15 тисяч рублів.
Біопрінтінг знаходиться на піку свого розвитку, і ми продовжуємо за ним стежити. Залишайтеся разом з нами, щоб залишатися в курсі найважливіших подій в світі 3D-друку.