Некоторые мои замечания по биопринтингу
Приведенные ниже положения не претендуют на абсолютную истинность, а некоторые по-прежнему оспариваются самим пионером метода, доктором Владимиром Мироновым. Что, однако, не мешает мне искать свое понимание предмета.
Ключевая особенность биопринтинга состоит в том, что процесс депозиции материала должен быть «цитосовместимым» (без повреждения клеточного материала), поскольку требуется работа с клетко-содержащими материалами. Это уменьшает диапазон техник быстрого прототипирования, которые могут быть осуществлены для подобных целей, поскольку условия работы ограничены температурой в 38С и использованием водосодержащих гелей. Таким образом, большинство опубликованных работ по биопринтингу описывают применение экструзии нитей (филаментов), струйную печать или лазерный перенос.
Биопринтинг (по мнению Брайана Дерби) разделяют на аналоговый и цифровой. Под аналоговым вариантом подразумевается прямая передача изображения путем контакта с субстратом. Например, микроконтактная печать или глубокая литография. Большинство же форм цифрового (дискретного) принтинга бесконтактны. При цифровой печати проектное изображение конвертируется в точки, печать представляет собой капельную экструзию материала по бинарному принципу: капля/пробел.
Основные признаки, по которым биопринтинг отличается от других технологий регенеративной медицины:
1. Это биомедицинское применение быстрого прототипирования (rapid prototyping) или послойной трехмерной печати (новой парадигмы всеобщей технологической революции) с целью решения проблемы получения копий живых органов для их последующей пересадке пациенту.
2. Это (в обязательном порядке) роботизированная (управляемая компьютером) технология.
3. Подготовленный на компьютере графический дизайн органа (blueprint) в стандартном формате обмена данными 3D-графики является обязательным (в настоящее время до конца нерешенным) атрибутом биопринтинга.
4. В основе биопечати лежит принцип пуантилизма. Так же, как и современная струйная (и даже лазерная) печать и создание растровых изображений на компьютерных мониторах, когда точка/капля/пиксел определенного цвета имеет свои определенные фиксированные свойства и свое обусловленное заранее и осмысленное место, позволяя построить общую цветную осмысленную картину или текст. Роль точек/капель/пикселов при биопечати выполняют тканевые сфероиды (сгустки клеток определенной плотности)
5. Это технология, на современном этапе развития исключающая использование твердых (!!!) скаффолдов для обеспечения тканевой целостности. Созданные ("напечатанные") трехмерные тканевые биоконструкты должны (доказано экспериментально, что могут) формировать тканевую фиброзную (коллаген-эластиновую) основу самостоятельно без дополнительного полимерного скелета/матрикса.
6. Это технология биопроизводства, основанная на принципах синтетической анатомии: от частного к совокупному через воссоздание органной структуры согласно известным законам физиологии и биологии развития, однако без строгого соблюдения природной формы.
7. Фундаментальные биофизические и биологические (природные) принципы, лежащие в основе биопринтинга, позволяющие рассчитывать на получение копий органов таким способом, базируются на явлении тканевого слияния (взаимного сплавления) отдельных тканевых блоков. Близко расположенные тканевые сфероиды (эмбриональные тела) имеют тенденцию сливаться (спаиваться) в единую массу. Этот процесс управляется (запускается) силами поверхностного натяжения и белкового межклеточного взаимодействия. Это есть повсеместно распространенное [физическое] явление в процессе живого развития организмов: таким путем формируются у эмбриона аорта, нервная трубка, мягкое небо носоглотки, верхняя губа и т.д. Кроме того, множество эмбриональных дефектов и отклонений связаны именно с дефектами слияния тканей.
8. Основа развития биопечати как дисциплины - мультидисциплинарность, то есть, сочетание практических и теоретических знаний из разных областей науки: инженерного дела, механики, общей биологии, биологии развития, эмбриологии, биохимии, прикладной биотехнологии и информатики. Без объединения разносторонних специалистов и обмена информацией на взаимно понятном им языке невозможно развитие биопечати как технологического направления.
9. Концепия быстрого/ускоренного вызревания тканей при печати органов и тканей является некой модельной установкой, целевой функцией для успешного применения технологии. Напечатанный конструкт должен созреть. Сфероиды, входящие в его состав, должны претерпеть слияние и уплотнение. Стволовые клетки, составляющие значительную часть тканевых сфероидов, должны дифференцироваться в зрелые. Эти процессы в конструкте требуют сегодня значительного времени: до нескольких месяцев. Задача биопечати - сократить их срок до нескольких недель. На сегодня пока не достигнутая.
10. Биопечать использует внутреннюю способность живых тканей к самоорганизации/самосборке. Это направленная самоорганизация. Такие фундаментальные биологические принципы технологии печати органов, как тканевое слияние, проявлены в биологической самоорганизации/самосборке.
Термин "самосборка" был дан George Whitesides из Harvard University в следующем определении: "Самосборка является автономной организацией неких компонентов в прототипы и структуры без вмешательства человека извне"
По мнению Миронова В.А. будущее клеточных технологий за использованием аутологичных клеткок взрослого человека. Во-первых, лучший банк для хранения клеток пациента - это он сам. Во-вторых, технологии репрограммирования позволяют исправлять те недостатки генома, которые возникли за время жизни пациента. В-третьих, аутологичные клетки не имеют искусственно привнесенного риска новообразований по сравнению с эмбриональными клетками.
Основная проблема быстрого прототипирования тканевых конструктов - васкуляризация. Трудность создания внутренних разветвленных каналов при послойной экструзии материала. Эти поры и каналы необходимы для обеспечения транспорта питательной жидкости (DMEM, крови и т.п.) через конструкт, который помещен в перфузионный биореактор, с целью создания некой решетки, по которой будет развиваться сосудистая сеть (неоваскуляризация) по мере формирования межклеточной среды. Длительный срок матурации напечатанного тканевого/органного конструкта повышает значимость проблемы васкуляризации до абсооюта.
Проблемы, стоящие перед развитием биопринтинга.
Матурация конструкта.
Легко и просто изготовить тканевый конструкт размером до 1мм. Достаточно на агарозную форму в виде лунок нанести суспензию из смеси стволовых и дифференцированных клеток, которая спустя сутки превращается в лунке в тканевый сфероид. На сегодня изготовление сфероидных моделей тканей размером до 1мм уже стало неотъемлемой частью процесса разработки лекарственных средств, так как позволяет значительно сократить время на испытание токсичности. Однако для конструктов большего размера, которые можно было бы пересаживать пациентам для замещения функциональных физиологических дефектов, возникает проблема эффективной перфузии для предотвращения гипоксии центральных слоев. На текущий момент предпринимаются следующие наиболее перспективные попытки решения данной проблемы:
- биопечать сфероидами на дисахаридную решетку с последующей диссоциацией (растворением) последней обычными водными растворами питательных сред, в результате чего в толще конструкта образуются связанные между собой системы каналов, по которым может циркулировать питательная среда. Измененный таким образом конструкт помещается в перфузионный биореактор для выдержки до функционального созревания
- создание прото-каналов для формирования капиллярной сети на стадии самой биопечати, а затем подключение конструкта и прото-каналов к магистралям перфузионного биореактора.
Эти способы имеют каждый свои недостатки. Первый по сути представляет собой гибрид тканево-инженерного матрикса с клеточным заселением. Второй пока не решил проблему однородности градиента перфузии по длине прото-каналов. Оба способа также не имеют экспериментально доказанной эффективности (лишь данные лабораторных исследований «в принципе»), чтобы их можно было сравнивать по достигнутому функционалу целевого результата.
Биопечать и тканевая инженерия.
Следует иметь ввиду, что оба метода, биопринтинг и тканевая инженерия (в части дизайна тканевых мартриксов сложной формы с помощью 3D-печати), являются технологиями регенеративной медицины и составной частью биофабрикации. До середины прошлого десятилетия большинство исследователей использовали название «биопринтинг» для обозначения совершенно разных понятий, пока не стало ясно, что по сути и получаемому результату биопринтинг резко отличается от тканевой инженерии. Во-первых, эти методы используют совершенно различные дизайнерские парадигмы. Одно из дизайнерских различий состоит в том, что биопринтинг, к примеру, исходит из свойства тканевых сфероидов осуществлять самосборку, когда из отдельных сфероидных «кирпичиков» образуется прото-ткань, а клетки, образующие сфероиды, формируют в междуклеточном веществе фиброзные волокна, обеспечивающие необходимы механические свойства ткани. Тканевая инженерия имеет целью создание тканевого конструкта с известными заранее механическими свойствами, отодвигая при этом функциональное значение клеточного компонента конструкта на второй план. Биопринтинг стремится функционализировать конструкт, оставляя по ходу решение проблемы механического обеспечения формы клеточному компоненту. А тканевая инженерия вполне удовлетворительно решает проблему пространственной геометрической формы и механических свойств тканевого конструкта, но может работать только с клетками, устойчивыми к гипоксии: хондроцитами, фибробластами, что исключает разработку сложных органных конструктов вроде паренхиматозных органов.
Во-вторых, технологические парадигмы достижения результата диаметрально различны у биопринтинга и тканевой инженерии. Биопринтинг стремится решить проблему васкуляризации имплантата через применение законов биологии развития: помимо свойства самосборки, тканевые сфероиды способны самостоятельно образовывать внутри себя и в кооперации с другими сфероидами капиллярную сосудистую сеть. Тканевая инженерия обходит проблему васкуляризации через изготовления тканевой основы (скаффолда/матрикса), имеющей ячеистую структуру. Проще говоря, биопринтинг создает живое через естественное биологическое развитие живого, а тканевая инженерия - живое через трансформацию искусственного неживого. Процесс трансформации неживого в живое зачастую трудноуправляем и непредсказуем по результату. Например, скаффолд может подвергаться биологической деградации не совсем адекватно поставленным задачам: может инициировать образование фиброзной ткани там, где она нежелательна. Именно по этой причине пока не получили распространения сосудистые артериальные тканеинженерные имплантаты, которые по мере биодеградации скаффолда (полимерного или полученного с помощью фибробластов) значительно теряют свои механические свойства, сводя на нет результат по восстановлению кровотока.
В-третьих, сам термин «тканевая инженерия» содержит в себе скрытое ограничение возможностей по регенерации только рамками тканевых конструктов без претензий на воссоздание функционально состоятельных органов. Согласно определению, предложенному Русселем и Бертрамом десять лет назад, тканевая инженерия есть «использование синтетического или натурального биодеградируемого материала, который по необходимости (!) заселяется живыми клетками, с целью восстановления/регенерации формы и/или функции поврежденной ткани или органа у пациента».
В-четвертых, смысл биопечати - создание функционально полноценного органа-копии (ткани) и его ускоренная управляемая матурация ex vivo. Смысл тканевой инженерии - создание тканевого матрикса ex vivo с последующей матурацией и усовершенствованием in vivo.
Собственно, на практике так и получается - тканевая инженерия способна решить проблему компенсации части дефекта органа без возможности получения работоспособной копии этого органа. Потенциал биопринтинга позволяет полагать, что с его помощью возможно решить проблему копирования функционально адекватных органов и тканей, однако на текущем моменте развития метода необходимо преодолеть проблемы васкуляризации.
В некоторых случаях применение тканевой инженерии полезно:
Упоминаемая некоторыми авторами неспособность тканевой инженерии дорасти до экономически-приемлемого клинического применения опровергнута компанией Integra LifeSciences, построившей свой бизнес на коллагеновых матриксах для кожной пластики.
Следует, однако, понимать, что биопечать не подразумевает отсутствие скаффолда как такового. В рамках метода следует вести речь о «мягком скаффолде» в виде биобумаги, скрепляющей тканевые сфероиды и обеспечивающей начальную жесткость конструкта, которая по мере созревания/матурации претерпевает по механическим параметрам изменения в сторону физиологической нормы.
Вполне возможно, что эти два способа, биопечать и тканевая инженерия, переживут конвергенцию (гибридизацию) на пути к хирургическому биопринтингу IN VIVO (in situ), когда робот-принтер будет одновременно печатать орган и жесткий скаффолд в нем одновременно. Но это пока фантастические идеи.
Что не является биопечатью, хотя, как кажется некоторым авторитетным авторам, имеет признаки таковой:
Ключевая особенность биопринтинга состоит в том, что процесс депозиции материала должен быть «цитосовместимым» (без повреждения клеточного материала), поскольку требуется работа с клетко-содержащими материалами. Это уменьшает диапазон техник быстрого прототипирования, которые могут быть осуществлены для подобных целей, поскольку условия работы ограничены температурой в 38С и использованием водосодержащих гелей. Таким образом, большинство опубликованных работ по биопринтингу описывают применение экструзии нитей (филаментов), струйную печать или лазерный перенос.
Биопринтинг (по мнению Брайана Дерби) разделяют на аналоговый и цифровой. Под аналоговым вариантом подразумевается прямая передача изображения путем контакта с субстратом. Например, микроконтактная печать или глубокая литография. Большинство же форм цифрового (дискретного) принтинга бесконтактны. При цифровой печати проектное изображение конвертируется в точки, печать представляет собой капельную экструзию материала по бинарному принципу: капля/пробел.
Основные признаки, по которым биопринтинг отличается от других технологий регенеративной медицины:
1. Это биомедицинское применение быстрого прототипирования (rapid prototyping) или послойной трехмерной печати (новой парадигмы всеобщей технологической революции) с целью решения проблемы получения копий живых органов для их последующей пересадке пациенту.
2. Это (в обязательном порядке) роботизированная (управляемая компьютером) технология.
3. Подготовленный на компьютере графический дизайн органа (blueprint) в стандартном формате обмена данными 3D-графики является обязательным (в настоящее время до конца нерешенным) атрибутом биопринтинга.
4. В основе биопечати лежит принцип пуантилизма. Так же, как и современная струйная (и даже лазерная) печать и создание растровых изображений на компьютерных мониторах, когда точка/капля/пиксел определенного цвета имеет свои определенные фиксированные свойства и свое обусловленное заранее и осмысленное место, позволяя построить общую цветную осмысленную картину или текст. Роль точек/капель/пикселов при биопечати выполняют тканевые сфероиды (сгустки клеток определенной плотности)
5. Это технология, на современном этапе развития исключающая использование твердых (!!!) скаффолдов для обеспечения тканевой целостности. Созданные ("напечатанные") трехмерные тканевые биоконструкты должны (доказано экспериментально, что могут) формировать тканевую фиброзную (коллаген-эластиновую) основу самостоятельно без дополнительного полимерного скелета/матрикса.
6. Это технология биопроизводства, основанная на принципах синтетической анатомии: от частного к совокупному через воссоздание органной структуры согласно известным законам физиологии и биологии развития, однако без строгого соблюдения природной формы.
7. Фундаментальные биофизические и биологические (природные) принципы, лежащие в основе биопринтинга, позволяющие рассчитывать на получение копий органов таким способом, базируются на явлении тканевого слияния (взаимного сплавления) отдельных тканевых блоков. Близко расположенные тканевые сфероиды (эмбриональные тела) имеют тенденцию сливаться (спаиваться) в единую массу. Этот процесс управляется (запускается) силами поверхностного натяжения и белкового межклеточного взаимодействия. Это есть повсеместно распространенное [физическое] явление в процессе живого развития организмов: таким путем формируются у эмбриона аорта, нервная трубка, мягкое небо носоглотки, верхняя губа и т.д. Кроме того, множество эмбриональных дефектов и отклонений связаны именно с дефектами слияния тканей.
8. Основа развития биопечати как дисциплины - мультидисциплинарность, то есть, сочетание практических и теоретических знаний из разных областей науки: инженерного дела, механики, общей биологии, биологии развития, эмбриологии, биохимии, прикладной биотехнологии и информатики. Без объединения разносторонних специалистов и обмена информацией на взаимно понятном им языке невозможно развитие биопечати как технологического направления.
9. Концепия быстрого/ускоренного вызревания тканей при печати органов и тканей является некой модельной установкой, целевой функцией для успешного применения технологии. Напечатанный конструкт должен созреть. Сфероиды, входящие в его состав, должны претерпеть слияние и уплотнение. Стволовые клетки, составляющие значительную часть тканевых сфероидов, должны дифференцироваться в зрелые. Эти процессы в конструкте требуют сегодня значительного времени: до нескольких месяцев. Задача биопечати - сократить их срок до нескольких недель. На сегодня пока не достигнутая.
10. Биопечать использует внутреннюю способность живых тканей к самоорганизации/самосборке. Это направленная самоорганизация. Такие фундаментальные биологические принципы технологии печати органов, как тканевое слияние, проявлены в биологической самоорганизации/самосборке.
Термин "самосборка" был дан George Whitesides из Harvard University в следующем определении: "Самосборка является автономной организацией неких компонентов в прототипы и структуры без вмешательства человека извне"
По мнению Миронова В.А. будущее клеточных технологий за использованием аутологичных клеткок взрослого человека. Во-первых, лучший банк для хранения клеток пациента - это он сам. Во-вторых, технологии репрограммирования позволяют исправлять те недостатки генома, которые возникли за время жизни пациента. В-третьих, аутологичные клетки не имеют искусственно привнесенного риска новообразований по сравнению с эмбриональными клетками.
Основная проблема быстрого прототипирования тканевых конструктов - васкуляризация. Трудность создания внутренних разветвленных каналов при послойной экструзии материала. Эти поры и каналы необходимы для обеспечения транспорта питательной жидкости (DMEM, крови и т.п.) через конструкт, который помещен в перфузионный биореактор, с целью создания некой решетки, по которой будет развиваться сосудистая сеть (неоваскуляризация) по мере формирования межклеточной среды. Длительный срок матурации напечатанного тканевого/органного конструкта повышает значимость проблемы васкуляризации до абсооюта.
Проблемы, стоящие перед развитием биопринтинга.
Матурация конструкта.
Легко и просто изготовить тканевый конструкт размером до 1мм. Достаточно на агарозную форму в виде лунок нанести суспензию из смеси стволовых и дифференцированных клеток, которая спустя сутки превращается в лунке в тканевый сфероид. На сегодня изготовление сфероидных моделей тканей размером до 1мм уже стало неотъемлемой частью процесса разработки лекарственных средств, так как позволяет значительно сократить время на испытание токсичности. Однако для конструктов большего размера, которые можно было бы пересаживать пациентам для замещения функциональных физиологических дефектов, возникает проблема эффективной перфузии для предотвращения гипоксии центральных слоев. На текущий момент предпринимаются следующие наиболее перспективные попытки решения данной проблемы:
- биопечать сфероидами на дисахаридную решетку с последующей диссоциацией (растворением) последней обычными водными растворами питательных сред, в результате чего в толще конструкта образуются связанные между собой системы каналов, по которым может циркулировать питательная среда. Измененный таким образом конструкт помещается в перфузионный биореактор для выдержки до функционального созревания
- создание прото-каналов для формирования капиллярной сети на стадии самой биопечати, а затем подключение конструкта и прото-каналов к магистралям перфузионного биореактора.
Эти способы имеют каждый свои недостатки. Первый по сути представляет собой гибрид тканево-инженерного матрикса с клеточным заселением. Второй пока не решил проблему однородности градиента перфузии по длине прото-каналов. Оба способа также не имеют экспериментально доказанной эффективности (лишь данные лабораторных исследований «в принципе»), чтобы их можно было сравнивать по достигнутому функционалу целевого результата.
Биопечать и тканевая инженерия.
Следует иметь ввиду, что оба метода, биопринтинг и тканевая инженерия (в части дизайна тканевых мартриксов сложной формы с помощью 3D-печати), являются технологиями регенеративной медицины и составной частью биофабрикации. До середины прошлого десятилетия большинство исследователей использовали название «биопринтинг» для обозначения совершенно разных понятий, пока не стало ясно, что по сути и получаемому результату биопринтинг резко отличается от тканевой инженерии. Во-первых, эти методы используют совершенно различные дизайнерские парадигмы. Одно из дизайнерских различий состоит в том, что биопринтинг, к примеру, исходит из свойства тканевых сфероидов осуществлять самосборку, когда из отдельных сфероидных «кирпичиков» образуется прото-ткань, а клетки, образующие сфероиды, формируют в междуклеточном веществе фиброзные волокна, обеспечивающие необходимы механические свойства ткани. Тканевая инженерия имеет целью создание тканевого конструкта с известными заранее механическими свойствами, отодвигая при этом функциональное значение клеточного компонента конструкта на второй план. Биопринтинг стремится функционализировать конструкт, оставляя по ходу решение проблемы механического обеспечения формы клеточному компоненту. А тканевая инженерия вполне удовлетворительно решает проблему пространственной геометрической формы и механических свойств тканевого конструкта, но может работать только с клетками, устойчивыми к гипоксии: хондроцитами, фибробластами, что исключает разработку сложных органных конструктов вроде паренхиматозных органов.
Во-вторых, технологические парадигмы достижения результата диаметрально различны у биопринтинга и тканевой инженерии. Биопринтинг стремится решить проблему васкуляризации имплантата через применение законов биологии развития: помимо свойства самосборки, тканевые сфероиды способны самостоятельно образовывать внутри себя и в кооперации с другими сфероидами капиллярную сосудистую сеть. Тканевая инженерия обходит проблему васкуляризации через изготовления тканевой основы (скаффолда/матрикса), имеющей ячеистую структуру. Проще говоря, биопринтинг создает живое через естественное биологическое развитие живого, а тканевая инженерия - живое через трансформацию искусственного неживого. Процесс трансформации неживого в живое зачастую трудноуправляем и непредсказуем по результату. Например, скаффолд может подвергаться биологической деградации не совсем адекватно поставленным задачам: может инициировать образование фиброзной ткани там, где она нежелательна. Именно по этой причине пока не получили распространения сосудистые артериальные тканеинженерные имплантаты, которые по мере биодеградации скаффолда (полимерного или полученного с помощью фибробластов) значительно теряют свои механические свойства, сводя на нет результат по восстановлению кровотока.
В-третьих, сам термин «тканевая инженерия» содержит в себе скрытое ограничение возможностей по регенерации только рамками тканевых конструктов без претензий на воссоздание функционально состоятельных органов. Согласно определению, предложенному Русселем и Бертрамом десять лет назад, тканевая инженерия есть «использование синтетического или натурального биодеградируемого материала, который по необходимости (!) заселяется живыми клетками, с целью восстановления/регенерации формы и/или функции поврежденной ткани или органа у пациента».
В-четвертых, смысл биопечати - создание функционально полноценного органа-копии (ткани) и его ускоренная управляемая матурация ex vivo. Смысл тканевой инженерии - создание тканевого матрикса ex vivo с последующей матурацией и усовершенствованием in vivo.
Собственно, на практике так и получается - тканевая инженерия способна решить проблему компенсации части дефекта органа без возможности получения работоспособной копии этого органа. Потенциал биопринтинга позволяет полагать, что с его помощью возможно решить проблему копирования функционально адекватных органов и тканей, однако на текущем моменте развития метода необходимо преодолеть проблемы васкуляризации.
В некоторых случаях применение тканевой инженерии полезно:
- Скаффолд/матрикс обеспечивает механическую прочность конструкта в процессе воссоздания межклеточной среды
- Сборка больших тканевых/клеточных конструктов из пленок/пластин или сфероидов ограничена транспортом кислорода, питательных веществ и продуктов метаболизма до формирования сосудистой системы.
- Неспособность повторить/воссоздать клеточную организацию природной ткани
- Неспособность адекватно решить вопрос васкуляризации тканевого конструкта
- Из-за отсутствия жесткого скаффолда нет проблем с совместимостью материалов с био-окружением и/или потерь полезных механических свойств в процессе биодеградации
- Клетки при формировании сфероидов для печати растут при культивации в условиях, наиболее близких к биологически естественным, что создает прецедент для формирования системы клеточного взаимодействия.
- Тканевые сфероиды, несущие в себе комплекс органных функций, чувствительны к локальному окружению, но маловероятно, что они претерпевают повторную дифференцировку и через нее потерю функции.
Упоминаемая некоторыми авторами неспособность тканевой инженерии дорасти до экономически-приемлемого клинического применения опровергнута компанией Integra LifeSciences, построившей свой бизнес на коллагеновых матриксах для кожной пластики.
Следует, однако, понимать, что биопечать не подразумевает отсутствие скаффолда как такового. В рамках метода следует вести речь о «мягком скаффолде» в виде биобумаги, скрепляющей тканевые сфероиды и обеспечивающей начальную жесткость конструкта, которая по мере созревания/матурации претерпевает по механическим параметрам изменения в сторону физиологической нормы.
Вполне возможно, что эти два способа, биопечать и тканевая инженерия, переживут конвергенцию (гибридизацию) на пути к хирургическому биопринтингу IN VIVO (in situ), когда робот-принтер будет одновременно печатать орган и жесткий скаффолд в нем одновременно. Но это пока фантастические идеи.
Что не является биопечатью, хотя, как кажется некоторым авторитетным авторам, имеет признаки таковой:
- Как показано выше, биопечатью однозначно не является тканевая инженерия в виде изготавливаемых с помощью печатающих устройств полимерных матриксов. Непрерывная экструзия материала в виде «колбасы» не является биопечатью. Обобщенное название такому процессу - плоттинг, черчение, вырисовка. «Пло́ттер - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации» (из Википедии). Непрерывная экструзия гидрогеля из устройства, управляемого с помощью механической роботизированной системой, подходит под это определение. По сути, это механизированная «рукопись» со сменой плоскости/страниц рисунка (уровней экструзии), что не является печатью со времен Иоанна Гуттенберга.
- Ошибочно причислять к биопечати изготовление матриксов с клеточным компонентом (cell laden scaffold). Цель такого технологического подхода - «оживить» матрикс ex vivo. Но на первом месте (основной целью процесса) все равно остается матрикс, а не биоткань. При этом био-функционалу получаемого продукта отводится второстепенное место. Кроме того, гарантия выживания и последующей пролиферации впаянных в матрикс клеток невысока. Животные клетки у многоклеточных организмов для нормальной жизнедеятельности, роста и выработки межклеточного вещества нуждаются в наличии клеточного взаимодействия с себе подобными. Cell laden scaffold никак не гарантирует таких условий. Однако даже замена одиночных клеток на тканевые сфероиды из-за большого числа оговорок все равно не позволяет считать такой процесс получения скаффолда биопечатью. Биопечать реализует принцип художественного пуантилизма (реализован в современной струйной печати и построении изображений на экранах компьютеров и телевизоров). Смысл - устанавить тканевый сфероид туда, где он способен трансформироваться в тканевую структуру согласно осмысленному анатомическому плану, близкому к анатомии природного органа. Экструзия гидрогеля для получения cell lade scaffold такого плана не может иметь в силу конструкционных ограничений (противоречат определению биопечати Брайана Дерби), и простая замена клеток на сфероиды проблему хаотичного бессмысленного расположения тканевых «кирпичиков» не решает. В самой простой иллюстрации это можно показать на примере зубной пасты: выдавливание зубной пасты на бумагу не является печатью, пока не несет в себе смысловой и художественной нагрузки.
- Стереолитография, несмотря на то, что метод использует послойный процесс изготовления конструкта. Вполне возможно, что в будущем стереолитография будет конкурентоспособной альтернативой биопечати, однако на сегодня это лишь один из методов тканевой инженерии.