Студенты разработали и напечатали на 3D-принтере искусственные почки

Старшекурсник факультета химической технологии Дерек Чхив (справа) обсуждает с профессором Энсоном Ма прототип искусственной почки, созданный его командой. Прототип был напечатан на 3D-принтере.

Технологию 3D-печати применяют для изготовления инструментов, игрушек и ювелирных украшений и даже сложных органов. Шесть учеников Инженерной школы при Коннектикутском университете спроектировали недорогой прототип функционирующей искусственной почки, воспользовавшись 3D-принтером и химико-технологическими принципами.

Студентам под руководством Энсона Ма, доцента кафедры химической и биомолекулярной инженерии и Институт материаловедения, было поручено найти решение проблемы дефицита трансплантируемых почек, так как спрос значительно опережает предложение.

Согласно Национальному почечному фонду, в США около 100000 людей ждет почку для пересадки. Однако в этом году было трансплантировано всего 14000 почек, и с каждым месяцем к списку ожидающих добавляется еще 2500 новых пациентов.

«Цель проекта – позволить этим студентам объединить последнюю технологию и знания химической технологии, полученные ими за четыре года обучения в университете, чтобы решить техническую проблему и изменить ситуацию к лучшему, – рассказывает Ма. – Возможно, им удастся подтолкнуть развитие технологии?»

Чертеж оболочки искусственной почки, сделанный в программе AutoCAD. Прототип получился 12 см длиной и 6 см в диаметре, это средние размеры биологической почки взрослого человека.

В проекте участвовали Дерек Чхив, Меган Салливан, Дэнни Юнг, Бенджамин Коскиа, Гулейд Эвейл и Али Роджерс. Студенты разделились на две команды, каждая из которых выбрала свой путь решения проблемы. При разработке прототипа одна команда использовала технологию половолоконных мембран, а другая – электродиализ и прямой осмос.

Вот как Бенджамин Коскиа описывает технологию половолоконных мембран: «Поскольку разрешение печати на современных 3D-принтерах недостаточно высокое, чтобы напечатать структуру, которая фильтрует кровь, мы напечатали только оболочку почки. Половолоконные мембраны, установленные внутри, будут выполнять функцию фильтрации. Потом половинки почки скрепляются между собой с помощью резьбы и уплотнительных колец. Вокруг мембран внутри почки будет циркулировать жидкость под названием диализат, очищая кровь. Отходы покидают тело человека вместе с мочой. Оболочку почки можно использовать в качестве субстрата для выращивания биологического материала, что позволит облегчить процесс врастания импланта в тело пациента».

Для создания прототипа команды использовали программу AutoCAD и сотрудничали с партнером университета ACT Group of Cromwell, который помог выбрать 3D-принтер и полимеры для создания прототипа. Проекты были представлены на выставке проектов старшекурсников Инженерной школы 2 мая 2014 года.

«Самой сложной задачей при выполнении проекта оказалось применение химики-технологических знаний, полученных за годы учебы университете, в более сложной биологической сфере, - считает Эвейл. ¬– Нам пришлось покинуть «зону комфорта» и положиться на свое умение решать проблемы, чтобы найти эффективные решения».

Статья подготовлена для 3DToday.ru