3D-биопринтинг

3D-биопринтинг — технология создания объёмных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток[1]. Первый патент, относящийся к этой технологии, был подан в США в 2003 году и получен в 2006 году[2].

3D-биопринтер

ТехнологияПравить

Технология 3D-биопринтинга для изготовления биологических конструкций, как правило, включает в себя размещение клеток на биосовместимой основе, с использованием послойного метода генерации трёхмерных структур биологических тканей. Поскольку ткани в организме состоят из различных типов клеток, технологии их изготовления путём 3D-биопринтинга также существенно различаются по их способности обеспечить стабильность и жизнеспособность клеток. Некоторые из методов, которые используются в 3D-биопринтинге — фотолитография, магнитный биопринтинг, стереолитография, и прямая экструзия клеток. Клеточный материал, изготовленный на биопринтере, переносится в инкубатор, где он проходит дальнейшее выращивание.

ВнедрениеПравить

 
Изготовление кальмара на 3D-биопринтере в ресторане Twins Garden

Согласно экспертным оценкам, американская компания Organovo, расположенная в Сан-Диего, стала первой компанией, осуществившей коммерциализацию технологии 3D-биопринтинга[3]. Компания использует технологию NovoGen[en] MMX Bioprinter. Используемый Organovo 3D-принтер предназначен для изготовления тканей кожи, сердца, кровеносных сосудов и других тканей, которые могут быть пригодны для хирургии и трансплантации. Исследовательская группа из университета Суонси в Великобритании использует технологии 3D-биопринтинга для изготовления мягких тканей и искусственных костей для возможного использования в восстановительной хирургии[4].

Одна из самых зрелищных демонстраций технологии 3D-биопечати прошла в 2011 году, когда на конференции TED-2011 специальный 3D-принтер напечатал макет человеческой почки прямо во время выступления американского хирурга и биоинженера Энтони Аталы[5].

В 2017 году в Китае детям с врожденным дефектом уха пересадили 3D-печатные уши[6].

В области гастрономии в России технологии 3D-биопринтера были использованы шеф-поварами Анатолием и Иваном Березуцкими[7].

ЗначениеПравить

Разработка технологии 3D-биопринтинга играет большую роль в выращивания органов и разработке инновационных материалов, прежде всего биоматериалов[en] — материалов, подготовленных и используемых для печати трёхмерных объектов. Ткани, лекарства (в перспективе — целые органы), изготавливаемые путём 3D-биопринтинга, в будущем смогут выступать в качестве заменителей «природных» человеческих органов, в некоторых случаях обладая свойствами, превосходящими природные органы[источник не указан 1404 дня]. Например, изготовление альгиновой кислоты в настоящее время извлекаемой из красных водорослей и превосходящей по некоторым[каким?] параметрам природный «материал» человеческого организма[8], и добыча синтетических гидрогелей, в том числе гелей на основе полиэтиленгликоля[9].

В России частная лаборатория, работающая в области трехмерной органной биопечати, «3Д Биопринтинг Солюшенс» объявила о результатах эксперимента по пересадке мыши напечатанного с помощью российского биопринтера FABION органного конструкта щитовидной железы. В течение нескольких последующих месяцев «конструкты прижились и доказали свою жизнеспособность»[10]. А в декабре 2018 года российским специалистам удалось получить первые результаты эксперимента по печати органов на МКС: биопринтер напечатал в невесомости конструкт щитовидной железы мыши и хрящевую ткань человека[11][12].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Research into 3D-Bioprinting may soon produce transplantable human tissues (англ.), 3ders.org (6 March 2014). Дата обращения 14 мая 2019.
  2. Bibliographic data: US2004237822 (A1) ― 2004-12-02
  3. Ken Doyle. Bioprinting: From Patches to Parts // Genetic Engineering & Biotechnology News. — 2014-05-14. — Т. 34, вып. 10. — С. 1, 34—35. — ISSN 1935-472X.
  4. Dan Thomas. Engineering Ourselves — The Future Potential Power of 3D-Bioprinting. engineering.com (14 марта 2014). Дата обращения: 14 мая 2019.
  5. Энтони Атала: Печатая человеческую почку (March 2011).
  6. In Vitro Regeneration of Patient-specific Ear-shaped Cartilage and Its First Clinical Application for Auricular Reconstruction // EBioMedicine. — 2018-02. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2018.01.011
  7. НАПЕЧАТАЙТЕ МНЕ СУП, ИЛИ ФУД-РЕВОЛЮЦИЯ В РОССИИ.
  8. Mark Crawford. Creating Valve Tissue Using 3D Bioprinting. ASME (май 2013). Дата обращения: 14 мая 2019.
  9. Murphy S. V., Skardal A., Atala A. Evaluation of hydrogels for bio-printing applications. (англ.) // Journal of biomedical materials research. Part A. — 2013. — Vol. 101, no. 1. — P. 272—284. — PMID 22941807. [исправить]
  10. Bulanova E. A., Kudan E. V. et al. Bioprinting of a functional vascularized mouse thyroid gland construct // Biofabrication. — 2017-08-18. — № 9(3). DOI: https://doi.org/10.1088/1758-5090/aa7fdd
  11. Российский биопринтер впервые в истории напечатал орган в космосе. РИА Новости (5 декабря 2018).
  12. Российский биопринтер на МКС распечатал человеческие ткани. Интерфакс (15 декабря 2018).

ЛитератураПравить

СсылкиПравить