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

Технология

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.

Внедрение
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 3D-биопринтеры NovoGen MMX Bioprinter.[4] Используемый Organovo 3D-принтеры 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.[5]

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.[6]

В 2017 году в Китае детям с врожденным дефектом уха пересадили 3D-печатные уши.[7]

В области гастрономии в России технологии 3D-биопринтера были использованы шеф-поварами Анатолием и Иваном Березуцкими.[8]

Значение

Разработка технологии 3D-биопринтинга играет большую роль в выращивания органов и разработке инновационных материалов, прежде всего биоматериалов — 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. Например, изготовление альгиновой кислоты в настоящее время извлекаемой из красных водорослей и превосходящей по некоторым[каким?] параметрам природный «материал» человеческого организма[9], и добыча синтетических гидрогелей, в том числе гелей на основе полиэтиленгликоля[10].

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»[11]. 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[12][13].

См. также

Примечания
  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. — doi:10.1089/gen.34.10.02.
  4. Steven Leckart. How It Works: A 3-D Printer For Liver Tissue. Popular Science (19 сентября 2013).
  5. Dan Thomas. Engineering Ourselves — The Future Potential Power of 3D-Bioprinting. engineering.com (14 марта 2014). Дата обращения: 14 мая 2019.
  6. Энтони Атала: Печатая человеческую почку (March 2011).
  7. 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
  8. Алла Храбрых. Напечатайте мне суп, или фуд-революция в России. Ведомости (19 ноября 2020). Дата обращения: 22 февраля 2021.
  9. Mark Crawford. Creating Valve Tissue Using 3D Bioprinting. ASME (май 2013). Дата обращения: 14 мая 2019.
  10. 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.
  11. 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
  12. Российский биопринтер впервые в истории напечатал орган в космосе. РИА Новости (5 декабря 2018).
  13. Российский биопринтер на МКС распечатал человеческие ткани. Интерфакс (15 декабря 2018).

Литература

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.