Органы из принтера

Как био-печать меняет мир и человечество

Британские врачи создали новую грудную клетку для пациента с помощью 3D-принтера. 71-летнему Питеру Пегзу делали операцию по удалению раковой опухоли — удалили три ребра и половину грудинной кости. Обычно в таких случаях медики используют протез из специального медицинского цемента. Но в этот раз для пациента был создан индивидуальный имплант из титанового сплава.

Криптус рассказывает, как 3D-печать меняет представления о медицине.

Технология изготовления физических трехмерных объектов с использованием цифровых данных — проще говоря 3D-печать — появилась давно. Ее изобрел Чак Халл в 1984 году. Спустя два года он запатентовал свое изобретение, основал компанию 3D Systems и разработал первый промышленный станок для 3D-печати.

Сейчас 3D-печать используется повсюду, с ее помощью даже можно строить дома или собирать автомобили. Но, возможно, самое ценное в этой технологии — возможность «печатать» человеческие органы. 

В 2000-м году биоинженер Томас Боланд перенастроил настольные принтеры Lexmark и HP для печати фрагментов ДНК. Боланд заметил, что размер человеческих клеток сопоставим с размерами капли стандартных чернил. Исследования показали, что 90% клеток сохраняют жизнеспособность в процессе биопечати.

Томас Боланд
Томас Боланд

В 2003 году Боланд запатентовал свою технологию. Но первый удачный эксперимент по созданию органов на 3D-принтере удалось провести только тремя годами позже. Группа биоинженеров из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine разработала и напечатала для семерых подопытных пациентов мочевые пузыри. Для создания искусственного органа врачи использовали стволовые клетки пациентов. Образцы донорской ткани в специальной герметичной камере нанесли поверх макета мочевого пузыря, нагретого до естественной температуры человеческого тела. Через полтора-два месяца клетки воссоздали человеческий орган.

В мае 2015 года компания BioBots представила 3D-принтер, печатающий органы человеческого тела, используя в качестве материала живые клетки. Этот принтер еще не мог печатать органы целиком, но образцы тканей уже можно было использовать во многих экспериментах. 

3D Printing a Microfluidics Device 

Позже команда американского медицинского центра Wake Forest разработала новую методику, которая позволяет изготовить с помощью 3D-принтера живую ткань, пронизанную микроканалами. Ткань по составу напоминает губку, что позволяет питательным веществам и нейронным сетям проникать в ее структуру. Ее создали из из биоразлагаемого пластика (он формирует внешнюю структуру органа) и геля на водной основе, который содержит клетки и стимулирует их рост. Эти ткани имплантировали в тела лабораторных животных — и, по словам ученых, они прижились и нормально функционировали. Врач-профессор из Лондонского университетского колледжа назвал новую технологию «гусыней, которая несет золотые яйца».

Что это значит для нас?

В первую очередь эта технология может решить вопрос донорских органов. Но это — все еще вопрос будущего. Основная проблема в том, что напечатанные органы работают ограниченное время — как правило, всего несколько недель. А пока наработки исследователей успешно используются в фармацевтике. Например, в ноябре 2014 специалисты компании Organovo смогли напечатать печень на 3D-принтере. Ученые воссоздали рабочую человеческую ткань, которая сохраняла свои способности в течение 5 недель, а полученный орган использовали для  тестирования лекарственных препаратов.

Зато импланты, напечатанные на 3D-принтере — это уже реальность. Инженеры научились моделировать и воспроизводить самые разные элементы человеческого костного каркаса – штучные фаланги пальцев, тазобедренные суставы, детали грудной клетки.

Костные импланты изготавливаются методом селективного лазерного спекания из нитинола – высокопрочного материала на основе титана, напоминающего по своему биохимическому составу костную ткань. В ходе печатного процесса используются 3D-модели, полученные благодаря компьютерной томографии.

Технология печати протеза для руки
Соцсети
Сайт сделан в Бреле 2017