3D биопечать и трансплантология

В преддверии MWC с миром 3D-печати начали происходить во-истину загадочные вещи. Выход на рынок передовых материалов, открывающий для гончарного искусства принципиально новые горизонты. Бюджетный принтер от Mattel, предназначенный специально для печати игрушек. А теперь еще и настоящий прорыв в медицине и биотехнологиях подоспел. И хоть в самой идее 3D-печати живых тканей и целых органов для пересадки пациентам уже давным-давно нет ничего нового, лишь сейчас ученым наконец удалось создать систему, способную печатать достаточно устойчивые для практического применения ткани.

Опубликованная на страницах Nature заметка исследовательской группы Института Регенеративной Медицины Вейк Форест  под руководством его директора Энтони Атала прошла для широких масс незамеченной. Однако, переоценить важность проделанной работы , как и ее результатов, невозможно.

Др. Энтони Атала. Директор Института Регенеративной Медицины Вейк Форест

Разработанная учеными система Integrated Tissue-Organ Printer, или сокращенно ITOP, как и указано в названии, рассчитана на печать как однородного фрагмента какой-либо живой ткани, включая костную, так и органов целиком!

Устройство и механизм работы принтера системы ITOP

Здесь необходимо отметить, что мы говорим не о каких-либо абстрактных тканях с ограничениями по масштабу. Напротив! ITOP уже сегодня может печатать полноценные органы любых форм и полноценных размеров. Это стало возможным благодаря фундаментальной переработке механизмов работы форсунок, распыляющих биоматериал. А так же должной калибровке дозаторов. Ключевым фактором стало достижение стабильного жизнеспособного состояния клеточного “сырья”, хранящегося в виде гелей с питательной средой, на всех этапах производства органов. При этом в напечатанных тканях формируются специальные микроканалы для подачи питательных веществ клеткам формируемого органа в процессе его структурной стабилизации. Так, из различных клеточных компонентов можно распечатать кожу, кости, мышцы, сухожилья и даже хрящевую ткань, полностью идентичные своим природным прототипам. На сегодняшний момент определенную сложность представляют лишь нейроны и их скопления – нервные окончания. Печать такого рода тканей пока остается делом будущего. Однако и текущих достижений уже вполне достаточно для того, чтобы вывести трансплантологию на совершенно иной, еще 15 лет назад считавшийся научной фантастикой уровень.

Система ITOP состоит не только лишь из био-принтера нового поколения. Отнюдь не меньшую роль играют и его программно-аппаратные сателлиты. Рентген и компьютерный томограф, позволяющие с высочайшей точностью создавать 3D-модели поврежденных фрагментов скелета. Программы, обеспечивающие точный расчет размеров недостающих органов. Будь то мышца или крохотный фрагмент кости. Все это гарантирует максимально точное соответствие отпечатанных органов биомеханическим параметрам организма пациента.

Этапы моделирования и печати фрагмента костной ткани

Жертвы несчастных случаев и автокатастроф, пережившие тяжелые ранения солдаты, люди с врожденными дефектами внутренних органов и страдающие различными приобретенными патологиями – все они в ближайшем будущем получат шанс если не на полное выздоровление и реабилитацию, то на кардинальное улучшение качества жизни.

Наглядный пример современной бионики

Так технология ITOP в комбинации с современным бионическим протезированием может творить настоящие чудеса, превращая вчерашнего инвалида в превосходящего “здорового” человека атлета. Хочется от всей души пожелать доктору Аталу и его подопечным как можно скорее довести ITOP до стадии серийного производства. До скорого!