5 видов человеческих органов и тканей, которые можно напечатать на 3D-принтере

 В настоящее время мы все видим бум и бурное развитие новой технологии 3D-печати. Печатаемые на трехмерных принтерах изделия включают в себя все, что угодно. Но это вовсе не высшая точка развития новой технологии. Сейчас взгляд исследователей устремился на новый потенциальный объект для трехмерной печати – человеческие ткани и органы. Американский «Popular Science» опубликовал статью, представив 5 частей человеческого тела, которые таким образом напечатать возможно.

Ухо

Исследовательская команда：Корнелльский университет, США.

Порядок изготовления: Использовалась отсканированная трехмерная модель уха, через CAD-систему было проведено редактирование, в итоге получилась состоящая из 7 частей готовая к печати модель. Печатались части по отдельности, после чего исследователи ввели в полость напечатанной модели особое гелеобразное вещество высокой плотности, состоящее из 250 миллионов полученных у коровы хрящевых клеток, а также каркаса из белковых клеток (коллагена) мыши. Через 15 минут результат был помещен в лабораторию (в специальные способствующие росту ткани условия) и в течение 3 месяцев хрящевые структуры смогли, заменив собой белок, сформировать необходимый вид ткани.

Возможности применения: согласно статистике, на каждые 12,5 тысяч детей есть один, страдающий врожденной микротией (недоразвитостью) уха. Подобная патология может отразиться и на слухе. В отличие от синтетических имплантов, органы и ткани, изготовленные из настоящего биологического материала, имеют гораздо более высокий шанс успешно прижиться.

Почка

Исследовательская команда: Институт регенеративной медицины, Wake Forest University, США.

Порядок изготовления: В качестве сырья для 3D-принтера использовалось несколько видов почечных клеток (предварительно полученных из реального биоматериала и выращенных в лаборатории). Из биоразлагаемого материала был изготовлен каркас. Как и в предыдущем случае, получившийся объект был помещен в особые лабораторные условия. Уже после операции по пересадке подобной почки каркас будет постепенно замещаться тканями по мере роста последних.

Возможности применения: согласно данным исследования, в США среди пациентов, ожидающих пересадки органов, порядка 80% ждут именно почку. На данном этапе исследования использовать "напечатанную" почку для настоящей операции невозможно, однако как только необходимый уровень развития технологии будет достигнут, врачи получат возможность выращивать имплантат из собственных тканей пациента, что, разумеется, повысит шанс на успешный исход операции.

Кровеносные сосуды

Исследовательская команда: Университет Пенсильвании и Массачусетский технологический институт.

Порядок изготовления: Исследователи, используя принтер RepRap (open-source проект) и спроектированное ПО к нему, создали углеводный каркас и покрыли его полученным из кукурузы химическим соединением.Затем в полость был залит гелеобразный биоматериал. После этого изделие было промыто водой, под действием воды углеродные конструкции распались и получилась готовая пустая трубка-сосуд.

Возможности применения: по данным исследования, проходящие по подобным ссудам питательные вещества помогут укрепить конструкцию и повысить "выживаемость" введенных при изготовлении клеток. В связи с критической ролью кровеносных сосудов для функционирования организма в целом, необходимо продолжить исследования и найти способ изготовления больших и более эластичных искусственных сосудов.

Трансплантаты кожи

Исследовательская команда: Институт регенеративной медицины, Wake Forest University, США

Порядок изготовления: Сначала специально спроектированный трехмерный принтер и сканер отсканировал поврежденный участок кожи пациента и вычислил необходимое место для пересадки. Одна печатающая головка подавала тромбин, другая - смесь из клеток, белка-коллагена и белковых волокон (последние при взаимодействии с тромбином начинают коагуляцию и образуют фибрин). Биопринтер в итоге напечатал двухслойный трансплантат - сначала основной слой из фиброцитов, затем верхний роговой слой.

Возможности применения: в традиционной хирургической практике при подобной операции у пациента берутся клетки со здорового участка кожи и производится их пересадка на поврежденную часть. С внедрением новой технологии есть надежда, что трансплантат удастся печатать прямо на поврежденном участке. Ученые также надеются разработать портативный вариант прибора для использования в зонах боевых действий или в районах стихийных бедствий.

Костная ткань

Исследовательская команда: Университет штата Вашингтон

Порядок изготовления: Для работы использовался 3D-принтер, печатающий детали для электромобилей. Каркас печатался из керамического порошка, затем он был покрыт слоем клейкого пластика. Затем изделие провело два часа при температуре 1250 градусов Цельсия и вместе с клетками костной ткани было помещено в специальные условия. Через день каркас уже мог поддерживать рост костной ткани.

Возможности применения: Каждый год миллионы людей получают переломы и трещины костей в результате аварий на транспорте. Используя традиционные методы, добиться полного восстановления довольно тяжело. Применяя новую технологию, врачи смогут, используя данные ядерно-магнитно-резонансного исследования, изготавливать трансплантат, способный в будущем срастись с костной тканью пациента.

Несмотря на впечатляющие результаты развития технологии трехмерной биопечати, целый ряд ученых не без оснований считает, что до внедрения подобных технологий в клиническую практику предстоит пройти еще довольно длинный путь.

Статья подготовлена для 3DToday.ru