Технология создания объемных моделей, при которой сохраняются жизнеспособность и функции клеток — 3D-биопринтинг. Первый патент в этой сфере был подан еще в 2003 году в США.
3D-биопринтинг имеет реальные перспективы стать серьезным подспорьем в медицинских исследованиях. Так, в 2015 году ученые напечатали копию белковых цепочек, чтобы изучить, как облегчить процесс химиотерапии для онкобольных.
В 2018 году специально для экспериментов исследователи создали 3D-модель сердечного желудочка. На ней они изучали последствия инфаркта миокарда и влияние отдельных химических веществ. В прошлом году сообщалось о 3D-модели нервной системы на основе стволовых клеток. Ее ученые напечатали для изучения сложных форм поведения и процессов формирования нейродегенеративных заболеванийв головном мозге, что достаточно сложно сделать в обычных условиях.
Принтер испытывали на свиньях. Результаты обнадеживают: ожоги успешно заживали, а рубцов и воспалений было меньше в сравнении с лечением таких же ран коллагеновыми повязками.
В основном ученые пробуют «изготавливать» относительно твердые покровы – например, стенки почек, печени, сердца. Но в 2018 году появились сообщения о первых успехах 3D-печати мягких тканей, таких, как структура мозга или легких. Для того, чтобы нижний слой не проседал под весом следующих, исследователи из Великобритании использовали метод «быстрой заморозки» сухим льдом.
В 2016 году российские ученые успешно напечатали щитовидную железу и пересадили ее мыши. А позже заявили о положительном результате: орган прижился. В следующем году биологи из США напечатали на 3D-принтереяичники, пересадили их лабораторным мышам – и те принесли потомство.
В прошлом году с помощью 3D-принтера удалось вырастить новые волосяные фолликулы.
Из человеческих клеток в 2018 году напечатали роговицу, а в прошлом – миниатюрную модель сердца с кровеносными сосудами. Интересное исследование пару месяцев назад представили канадские медики. Они продемонстрировали 3D-принтер для лечения тяжелых ожогов. Фибриновые листы наносятся сразу на поврежденный участок. Причем он может быть неровным, любой формы и размера.
За 17 лет существования 3D-биопринтинга наметились некоторые успехи в экспериментах, но триумфальными пока их назвать сложно. И мечты исследователей о том, что проблема нехватки органов для трансплантации будет вскоре решена, пока что остаются мечтами.
Главная мечта ученых, которые занимаются 3D-биопринтингом, – это решение проблемы нехватки материалов для трансплантаций.
Может показаться, что пока что 3D-биопринтинг не имеет значительных результатов. Но маленькие победы все же есть. Например, в 2018 году китайские медики задались целью помочь детям с микротией– это врожденное недоразвитие ушной раковины. Пациентам с таким диагнозом чаще всего устанавливают импланты или наружные протезы. В этот раз врачи решили напечатать ушные раковины. Они выбрали пять детей с одностороннеймикротией, так что здоровые уши определили форму печатных, а материалом стали собственные клетки пациентов.
Медики наблюдали за детьми 2,5 года. У трех пересадка прошла успешно, у двоих – были выявлены незначительные нарушения роста ушных раковин
Какие же перспективы у 3D-биопринтинга? Во-первых, улучшится качество и точность некоторых медицинских исследований. Во-вторых, это приведет к сокращению количестваэкспериментов на животных. Производители лекарств и косметики, биологические и химические лаборатории смогут использовать для тестов 3D-образцы человеческой ткани и органов.
Это ближайшая перспектива. А что же дальше?
Вспомним девиз GlazeProsthetics и представим, что наше воображение и возможности границ не имеют. Конечно, главная мечта ученых, которые занимаются 3D-биопринтингом, – это решение проблемы нехватки материалов для трансплантаций. Ведь на сегодняшний день статистика смертей тех, кто стоит в очереди на пересадку органов, весьма неутешительна. Кстати,самые смелые исследователиутверждают, что 3D-органы будут даже лучше настоящих.
А особо дерзкие фантазеры не ограничиваются жизнью на Земле. Так, польская дизайнер распечатала на обычном 3D-принтере варианты носов, которые являются наиболее подходящими для условий марсианской атмосферы. По словам Марты Флисиковской, раз уже сейчас делают 3D-уши для трансплантации, то почему бы не вырастить носы для покорителей Красной планеты?
Дизайнер не просто создала модели необычных носов –она ориентировалась на климатические особенности Марса. Например, две пары ноздрей помогут эффективнее согревать воздух, плоская форма убережет от солнечных ожогов, а волнистая – улучшит резонирование.
Да что там носы, когда инженер NASA Адам Штельцнер заявил, что другие планеты будут колонизировать люди, напечатанные на 3D-принтерах? По его мнению, это куда более реально, чем космическое путешествие, ведь не требует перемещения быстрее скорости света и затрат бесконечного количества энергии.
Источник: Журнал «Наука и Техника» https://naukatehnika.com/</
