литературный сборник молодых авторов
литературный сборник молодых авторов
3Д-принтер — локомотив биоинженерии: перспективы развития в России
Софья Кулагина
ист: https://www.upmbiomedicals.com
март 2023
Биопринтинг — наука из будущего или наука будущего? Большинство людей без сомнения выберут первый вариант. Да и что скрывать, для меня до недавнего времени эта отрасль тоже оставалась лишь сюжетом фантастического блокбастера. Хотя это далеко не так. В современном мире уже есть примеры успешной трансплантации напечатанных на 3D-принтерах органов.
Киномедицина и литература, как биопринтинг представляли раньше
Лилу почти готова. Кадр из фильма «5 элемент», 1997 год. ист: https://m.imdb.com
Мечты об искусственно созданных органах, продуктах и даже людях не покидают страницы книг и экраны кинотеатров. В своем романе «Мы», написанном в 1920 году, Евгений Замятин, описывая питание граждан Единого Государства, говорит: «…была изобретена наша теперешняя, нефтяная пища. Правда, выжила только 0.2 населения земного шара». Какую картину мы наблюдаем спустя столетие? Ученые напечатали первую котлету для бургера десять лет назад, причем удачнее, чем в книге, все остались живы. В боевике 1997 года «Пятый элемент» главную героиню Лилу распечатали как раз на 3Д принтере. Правда, там эти кадры выглядят уж очень сказочно. В реальной жизни, наблюдая за 3Д- биопринтингом, мы увидим более примитивный процесс.
Отправная точка в истории биопринтинга
Томас Боланд, ист: KTSM-9 News, https://www.ktsm.com
Биопринтинг — молодая технология. Точкой её отсчета считается опыт, проведенный биоинженером Томасом Боландом в начале нашего тысячелетия. Он попытался воссоздать структуру ДНК с помощью привычного нам двухмерного принтера. У ученого получилось! В результате исследования он сделал чудесное открытие, которое проложило дорогу другим, не менее удивительным изобретениям.
Томас Боланд выяснил, что размер человеческой клетки сравним с размером капли чернил. Эта теория легла в основу принципа работы 3Д-биопринтера.
Томас Боланд выяснил, что размер человеческой клетки сравним с размером капли чернил. Эта теория легла в основу принципа работы 3Д-биопринтера.
Смесь живого и неживого. Как работает биопринтер
Механизм действия 3Д-принтера схож с обычным принтером. Только
традиционные, такие как в школе или в офисе, работают в двух измерениях. Печатают тексты, изображения, используя горизонтальные и вертикальные размеры. 3Д-принтер же добавляет еще одно измерение: глубину, что как раз и позволяет создать объемный объект. Единственное отличие 3Д- биопринтера от описанного ранее принтера в материале для печати. Если в обычном это полимеры, то в биопринтере используют биологические, «живые чернила», содержащие человеческие или животные клетки.
традиционные, такие как в школе или в офисе, работают в двух измерениях. Печатают тексты, изображения, используя горизонтальные и вертикальные размеры. 3Д-принтер же добавляет еще одно измерение: глубину, что как раз и позволяет создать объемный объект. Единственное отличие 3Д- биопринтера от описанного ранее принтера в материале для печати. Если в обычном это полимеры, то в биопринтере используют биологические, «живые чернила», содержащие человеческие или животные клетки.
Как эти чернила получают?
У пациентов берут необходимые клетки и выращивают их до количества, необходимого для создания биоматериала. Магия биопечати происходит так: в биопринтер поступает цифровая модель органа, он ее анализирует, потом создается скелет из пластика, только не из простого, из которого делают бутылки, игрушки и даже некоторые смартфоны, а биосовместимого.
У пациентов берут необходимые клетки и выращивают их до количества, необходимого для создания биоматериала. Магия биопечати происходит так: в биопринтер поступает цифровая модель органа, он ее анализирует, потом создается скелет из пластика, только не из простого, из которого делают бутылки, игрушки и даже некоторые смартфоны, а биосовместимого.
Биосовместимый пластик не вызывает негативных реакций в организме и проходит тщательную проверку на цитотоксичность — способность веществ вызывать патологические изменения в клетках. Затем этот каркас усеивается биоматериалом пациента. После долгого процесса, который может занимать от двух до десяти часов, в зависимости от сложности создания модели,
«новораспечатанный» орган отправляется в инкубационную камеру, в которой клетки растут до нужного объема.
«новораспечатанный» орган отправляется в инкубационную камеру, в которой клетки растут до нужного объема.
Биоинженер Сколково за работой, ист: https://tass.ru
Когда ждать трансплантацию 3Д-моделированных
органов в России
органов в России
Федор Сенатов, ист: https://ru.linkedin.com
Сейчас биоимпланты активно применяются в
отечественной ветеринарии. В России животным успешно трансплантировали распечатанные на
биопринтере лапы, хрящи и кости. В других странах уже проводятся операции по пересадке человеческих органов: от фрагментов кожи до кровеносных сосудов. Федор Сенатов, научный сотрудник национального исследовательского технологического университета «Московского института стали и сплавов», в интервью для издания «Газета.RU» сообщает, что в нашей стране планируется реализация трансплантации 3Д-моделированных органов людям в ближайшее десятилетие. Сейчас для этого в России создаются все условия: исследуются новые методы 3Д-печати, создаются научные лаборатории, идет активная подготовка будущих биоинженеров в ведущих вузах страны: от МГУ имени М.В.Ломоносова до Дальневосточного федерального университета.
отечественной ветеринарии. В России животным успешно трансплантировали распечатанные на
биопринтере лапы, хрящи и кости. В других странах уже проводятся операции по пересадке человеческих органов: от фрагментов кожи до кровеносных сосудов. Федор Сенатов, научный сотрудник национального исследовательского технологического университета «Московского института стали и сплавов», в интервью для издания «Газета.RU» сообщает, что в нашей стране планируется реализация трансплантации 3Д-моделированных органов людям в ближайшее десятилетие. Сейчас для этого в России создаются все условия: исследуются новые методы 3Д-печати, создаются научные лаборатории, идет активная подготовка будущих биоинженеров в ведущих вузах страны: от МГУ имени М.В.Ломоносова до Дальневосточного федерального университета.
Отечественный биопринтинг
Олег Кононенко работает с магнитным биопринтером, ист: https://3dtoday.ru
Пока в России существует один исследовательский центр, занимающийся биопринтингом. Это 3D Bioprinting Solutions, он основан отечественной компанией Invitro в 2013 году. Центр создал первый в России биопринтер Fabion, с оригинальным дизайном и конструкцией уже через год после начала работы. Для него было разработано уникальное программное обеспечение. Еще через год сотрудники лаборатории успешно провели операцию по трансплантации 3Д-модели щитовидной железы мыши. Шесть лет назад компания совершила невероятное: обучив российскую команду МКС и подписав соглашение с Роскосмосом, они отправили на орбиту образец магнитного биопринтера. 4 декабря 2018 года произошло знаковое событие для отечественной биоинженерии. Олег Кононенко, космонавт, герой Российской Федерации, провел эксперимент по печати щитовидной железы и хряща в невесомости.
Что стоит на повестке дня у биоинженеров
Сейчас перед 3D Bioprinting solutions и перед другими научными центрами стоит немало важных задач для решения. Я лично поговорила с Евгением Мокшиным, заместителем декана по научной работе и информатизации факультета биотехнологии и биологии Мордовского государственного университета имени Огарева, кандидатом биологических наук. Он отмечает, что современная биоинженерия ставит перед собой цель успешно трансплантировать человеку почки, сердце и легкие. Евгений также говорит, что с существующими технологиями это может произойти в середине следующего десятилетия. Еще одним важным шагом будет отмена тестирований косметики и медикаментов на животных. Евгений Мокшин поделился: «Ни для кого не секрет, что эта проблема волнует многих по всему миру. Зоозащитники требуют запрета издевательств над братьями нашими меньшими. К сожалению, решить эту задачу мгновенно мы не в силах. Потребуется время. Уже сейчас в продвинутых центрах печатают образцы кожи, которые вполне могут заменить животных на "операционном столе", будем надеяться, что многие компании перейдут на более гуманный способ проведения опытов».
ист: https://www.e1.ru
Почему это все так долго?
“
Главными проблемами, стоящими на пути биоинженеров, являются отсутствие соответствующих законов, которые регулировали бы трансплантацию "распечатанных" органов, и вопросы биоэтики, проще говоря, вопросы совести и чести. В России на данный момент более 9 тысяч человек находятся в листе ожидания донорских органов, по всему миру статистика еще более неутешительная: в Америке 110 тысяч людей ждут "второго шанса", в общей сложности примерно 200 тысяч "в очереди", около 20 из списка умирают каждый день, ресурсов для операций на всех не хватит. Как врачу выбрать, кому пересадить почку, кто из них самый нуждающийся? Развитие биоинженерии поможет в увеличении количества биоматериала. Говоря о законах, тут все очевидно, опыты проводятся на добровольной основе, пациент берет все риски операции на себя, действует принцип "что не запрещено, то разрешено", ведь прямого разрешения на печать органов нет, как и его запрета. В настоящее время как никогда актуально развитие медицинского права, отрасли права, появившейся в середине прошлого столетия,
«Науки юношей питают…». Перспективы развития биопринтинга в России
ист: https://usma.ru
По словам Мокшина, на данный момент у России есть все шансы вырваться вперед в «биоинженерной гонке». Перед специалистами из этой сферы открыты все дороги: проводятся исследовательские конференции, повсеместно в университетах открываются факультеты биотехнологий, труды наших соотечественников публикуются в научно-популярных изданиях. Будущему поколению остается лишь перенять опыт профессионалов и преумножить открытия российских ученых. Евгений Мокшин уверен, что молодые исследователи из нашей страны совершат грандиозный прорыв в сфере биоинженерии. Ведь жизнь ставит перед нами множество вопросов, которые порой кажутся неразрешимыми. Наука меняет эти вопросительные знаки на точки, показывая, что не существует проблем, решение которых было бы неподвластно человеку, есть лишь пути решения, по которым человек не хочет идти.