Вопросы книгопечатания
Цитата из журнала "Экономист":"Исследователи уже используют 3D принтеры для создания живых тканей, таких, как кожа, мускулы и короткие фрагменты кровеносных сосудов. Возможно, однажды могут быть напечатаны и большие части тела - такие, как почки, печень и даже сердце."
Итак, мы договорились, что 3D-биопринтинг органа похож на печатание книги: клетки располагаются слоями, как листы, а снаружи она защищена переплетом, потому что расползающуюся стопку листов никак нельзя считать книгой. Переплет этот называется скаффолд. Это каркас, который заполняют изнутри клетками в нужном порядке - предполагается, что когда клетки объединятся в орган, срастутся - можно будет его снять, а орган имплантировать человеку.
За время работы над идеей биопринтинга ученые для создания скаффолдов использовали разные материалы: полимеры, керамику, даже титан. Эксперименты продолжаются уже почти 20 лет, и есть прогресс. Успешно синтезируют кожу, хрящи, кости, фрагменты сосудов, но прорыва к человеческим органам пока не происходит.
Владимир Миронов, автор первой публикации о биопринтинге органов и автор ряда патентов в области биопринтинга, предложил другой подход. "Не надо жесткого внешнего каркаса, говорит он - вообще не надо его печатать! Будем печатать сразу живую ткань. Возьмем сфероиды - это несколько тысяч клеток, которые сливаются в шарообразную форму, как капельки ртути сливаются в шарик. Каждая клетка контактирует с 15 соседями - так мы обеспечиваем высокую исходную плотность ткани, как в живом организме."
Затем возьмем мягкий биодеградирующий гель такой же толщины, как сфероиды из клеток, которые и будут строительным материалом. Роботы выкладывают слой геля - на него клетки в определенном порядке. Затем еще слой геля - и еще клетки. И так пока не сформируется орган - предполагается, что в недалеком будущем этот процесс будет занимать около 30 минут.
Слой геля такой же толщины как сфероиды нужен, чтобы сфероиды в нем соприкасались и могли объединяться в полноценную ткань. Как шарики ртути, под действием сил поверхностного натяжения они сливаются вместе. По мере формирования органа гель деградирует и вскоре полностью исчезает. Остается готовый орган - без протеза, без оболочки, состоящий только из клеток пациента и полностью готовый к имплантации.
Патент на использование геля в трехмерной биопечати органов получен. Сейчас идет работа над самой технологией печати. Владимир Миронов считает, что использование роботов в технологии биопринтинга позволит сильно снизить себестоимость органов.
В следующий раз поговорим о клетках, из которых состоит эта "книга" - ведь в первую очередь все зависит от того, что в ней "написано".