Ученые НИТУ «МИСиС» провели испытания роботизированного биопринтера на животных

Модифицированный учеными Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» биопринтер на основе многоосевого робота, способный печатать живыми клетками прямо на пациентах, прошел испытания на животных в лаборатории доклинических исследований Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена и готов к следующим этапам исследований.

Технология биопечати in situ может стать прогрессивным терапевтическим методом лечения ожогов, язв и обширных повреждений мягких тканей. Программно-аппаратный комплекс, разработанный специалистами НИТУ «МИСиС» и компании 3D Bioprinting Solutions, сканирует и создает трехмерные модели дефектов, а затем заполняет требуемые участки гидрогелевой композицией с живыми клетками, сообщает пресс-служба вуза.

Специальное программное обеспечение, синхронизирующее движения роборуки и подачу материала, создал инженер Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ «МИСиС» Александр Левин. Генерируемая программой траектории не только учитывают изгибы поверхностей, но и могут меняться в реальном времени для компенсации дыхания пациентов. Для этого в концевой эффектор интегрирована система обратной связи с лазерным датчиком. Пользовательский интерфейс с возможностью 3D-отображения траекторий написан на языке Python с использованием открытых библиотек Pyqt5 и OpenGL.

«Код есть в открытом доступе, любой желающий может улучшить его. Мы действуем прежде всего в интересах науки и пациентов. Структура программы построена таким образом, чтобы минимизировать человеческий фактор, поэтому с ней справится не только узкопрофильный специалист, но и оператор с базовыми навыками. Надеемся, что с должным масштабированием и налаженным серийным производством затраты на изготовление биопринтера in situ снизятся, что сделает его доступным и клинически значимым устройством», — рассказал Александр Левин.

На сегодняшний день существуют два основных подхода к технологии биопечати кожи — in vitro и in situ. В первом случае конструкцию печатают в лаборатории на ровной поверхности в стерильных условиях, а затем помещают в инкубатор для созревания ткани. В случае in situ биофабрикацию кожи можно выполнять непосредственно на теле пациента в операционной без дополнительного оборудования.

«Основная особенность по сравнению со стандартным 3D-биопринтером in vitro — технология биопечати in situ может быть полезна при лечении дефектов кожи на сложных поверхностях. Главное преимущество — биопечать можно проводить непосредственно в операционной, где не так много места, и для осуществления биопечати не требуется дополнительное дорогостоящее и сложное оборудования для культивирования клеточных продуктов, поскольку организм сам выполняет эту функцию», — пояснил инженер Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ «МИСиС» Владислав Львов.

Проведенный специалистами Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена гистологический анализ через четыре недели после операций на животных показал, что применяемые биочернила на основе коллагенового гидрогеля, лизата тромбоцитов и дермальных фибробластов значительно улучшили процессы заживления ран.

В мире существуют несколько десятков компаний, производящих коммерческие 3D-биопринтеры, и даже предпринимаются попытки разработать биопринтер in situ в академических условиях, но коммерчески доступных in situ биопринтеров пока нет. Насколько известно разработчикам, это первое описание коммерчески доступного 3D-биопринтера на базе роборуки, подходящего для использования в операционной in situ.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.