Друк 3д органів

У цьому матеріалі ви дізнаєтеся про те, яке ж значення біопринтингу для медицини і людей. Крім того, ви дізнаєтеся, як розвивається ця сфера, і які питання будуть вирішені з її допомогою. Ми розкриємо для вас суть технології, її практичне застосування та результати досліджень.

Тривимірний друк активно використовується не тільки в поліграфії, дизайні, промисловості, а й у медицині. Сьогодні з його допомогою створюють протези та імпланти, які менше відторгаються організмом пацієнта, що прискорює його одужання. Особливо активно вчені працюють над створенням органів і біонічних протезів, які ближче до природних кінцівок людей.

Хто займається технологією біопринтингу?

Інженери, біотехнологи, генетики – науковці всього світу активно працюють над такими питаннями в медицині, як:

• друк живої тканини та органів на “біопринтері” (приклад – лабораторія “Інвітро”, компанія “Organovo”, лабораторія “3D Bioprinting Solutions”);
• виробництво протезів зі спеціального полімеру (приклад – Maxbionic.com, проєкт InMoov);
• випуск імплантів для хірургії, стоматології;

Їхні розробки впроваджуються й успішно застосовуються, прискорюючи та полегшуючи процес відновлення пацієнтів.

Технологія “каркасного” 3D-біопринтингу полягає в тому, що клітини “засіваються” на основу – каркас органу. Основа потім поступово розкладається і виводиться, залишається тільки сам орган.

Суть технології 3D-біопринтингу з використанням тканинних сфероїдів

З певного виду клітин формується будівельний матеріал – тканинні сфероїди. Вони обробляються гіалуроновою кислотою, щоб запобігти передчасному зрощенню.

3 форсунки в принтері подають безпосередньо тканинні сфероїди та гелі з тромбіном і фібриногеном. Останні два утворюють фібрин-мономер, який, як бетон, скріплює між собою сфероїди. Потім усе зайве вимивається і залишається тільки тканина.

Потім тканинно-інженерні конструкції розміром 10х10 см переносяться в інкубатор для вирощування органу на спеціальному полімерному “шампурі”. Тканини потребують кисню – його забезпечують кровоносні судини і незвичайний “шампур” до поміщення майбутнього органа в інкубатор. Основа в цьому випадку не потрібна взагалі.

Практичне застосування 3D-друку в медицині:

• Пересадка органів, вирощених із власних клітин кожного пацієнта. Вирішує проблему відторгнення тканин від інших донорів, очікування в черзі на органи.
• Створення біорозкладних структур для підтримки скелета. Прискорить відновлення організму та повернення функціональності після травми.
• Пересадка кісток, хрящів, хребців, суглобів. Створюється ідеальна кістка, яка не буде викликати сильний дискомфорт у пацієнта – швидше відновиться нормальна рухливість тіла.
• Практичний матеріал для операцій. Вирішує морально-етичну проблему використання людських органів для практики хірургів. Для хірургів – наявність доступного матеріалу для відточування своїх навичок.
• Тестування препаратів. Вирішується проблема морально-етичного характеру – не треба буде тестувати ліки та інші речовини на людях чи тваринах.

Які результати є на даний момент?

Проведені експерименти показують, що вже можна робити шкіру та хрящі – вони вдало приживаються. Вушні раковини та печінку, роздруковані на біопринтері, пересаджували тваринам і органи приживалися. Також учені змогли створити імплант черепа для людини. Поступово хірурги впроваджують у свою практику пересадку окремих органів і тканин, роздрукованих на 3D-принтерах.

Біонічні протези – альтернатива дорогим сучасним протезам

Для людей, які не можуть придбати протез кінцівки, 3D-друк може стати альтернативою дорогим конструкціям. Ці протези за своєю функціональністю не поступаються промисловим зразкам. Достатньо придбати витратні матеріали – спеціальний полімер, тяговий механізм, набір кріпильних елементів, еластичні нитки. Так збирається протез із тяговим механізмом. Біонічний протез складається з полімерних деталей, набору кріпильних елементів і сервоприводу з електронікою. І завантажити відповідну інструкцію з роздрукування та складання протеза.

Особливо актуально це може бути для дітей. У них кінцівки ростуть, і купувати регулярно новий дорогий протез на заміну того, що не підходить за розміром, – дійсно накладно. Якщо якась деталь зламається, достатньо буде роздрукувати нову, і замінити попередню. Для того, щоб дитина не відчувала себе дискомфортно, можна пояснити, що вона схожа на супергероя з улюбленого коміксу або фільму – Залізна людина, Люк Скайвокер, Червона Стріла, Ельза.