Печать органов и тканей. В России назревает прорыв биопринтинга

22 Января 2024

МОСКВА, 22 января. В России состоялась свой первая в мире данная процедура с биопечатью непосредственно на пациенте. Она была запущенная в Главном боеве клиническом госпитале им. академика Н. Н. Бурденко в Москве. Врачи совместно со специалистами из Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС использовали биопринтер, заключающийся из роборуки, системы биопечати и компьютерного зрения. Директор института Федор Сенатов в интервью рассказал о подробностях этой операции и будущностях развития отечественного 3D-биопринтинга.

– Как технически проходила данная процедура?

– У пациента была богатая рана в области плеча и лопасти. Рана определенная, с переменчивым рельефом, что придавало особую трудность. Хирург забрал из костного мозга собственные клетки пациента. Затем эти клетки смешали со специальным гидрогелем на основе коллагена, который способствует регенерации тканей. Субстанцию ( биочернила ) поместили в шприц, который наскитался внутри биопринтера, а сам биопринтер с системой сканирования был размещен на конце роботического механическая рука ( роборуки ).

Основной нюанс нашей технологии состоит в том, что система сканирования дефекта мягких диагоналей позволяет учитывать дыхание пациента и меньшие движения его тела. Сканирование раневой поверхности, сгенерирование 3D-модели раны, расчет траектории доставки биополимера in situ, то наблюдается непосредственно в рану, и саму биопечать робот провел без участия каждый человека.

– выходит, что врач-хирурги забрали клетки пациента, а все остальное робот составил сам?

– Думаю, что в скором медли и забор клеточек биопринтер будет способен осуществить вместо врач-хирурга. Все остальное робот уже сейчас сделал самостоятельно. За ним следил инженер-робототехник, который проверил построенную 3D-модель раны, а медики отследили ее адекватность с хирургической точки зрения. Модель всех учла, и андроид запечатал раневую падуга с автоматической подстройкой под пациента.

– То наблюдается это уже не просто биопринтер, а довольно трудная роботическая технология. Вы уже долбанули ей какое-то наименование? Наподобие другому, как робот-ассистированную хирургическую систему окрестили Да Винчи.

– Действительно, это очень важный шаг на пути к полной роботизации, когда в операционной можно будет обойтись без врач-хирурга. Уже сегодня мы видим зародыши использования компьютерного зрения, которое со временем будет связанного с искусственным рассудком для принятия андроидом самостоятельных решений. Сейчас мы к этому движемся. Коммерческого названия у нашего робота пока нет, но между собой в шутку называем его Рука.

– Что отличает его от других биопринтеров, помимо наличия системы сканирования? Почему Россия встала первой страной, которая провела сходственную операцию в тяжелых условиях?

– В мире существует несколько разных хмыриков биопринтеров. самый обычная 3D-печать – это когда есть некая недвижимая подложка, на которой отдельно печатают органы и ткани, а затем через своеобразное время пересаживают их пациенту. Во многих странах это направление активно созревает, кто-то прямее остальных доходит до клинических испытаний. Например, гражданин сши два года назад напечатали ухо и имплантировали его выразительному человеку.

Мы тоже в истекшем году совместно с Национальным медицинским экспериментаторским центром оториноларингологии ФМБА России напечатали имплантат уха, но имплантировали его не человеку, а минипигу (карликовая домашняя свинья) в качестве доклинических испытаний.

Что касается роботической распечатки сразу на пациенте, то здесь Россия однозначно захватила лидерские позиции. Мы первыми в госпитальных условиях запустили биопечать in situ. Принципиальное отличие от классического 3D-биопринтинга заключается в том, что сочетались аутологичные клетки самого пациента. Их не надо предварительно модифицировать. распечатка происходит сразу во время операции, клетки не постепенно меняются, поскольку методика не требует добавочного биореактора.

Если органы или диагонали печатаются на самый обычном биопринтере, то напечатанную конструкцию необходимо поместить в биореактор для дозревания. Мы же идём из логики, что лучшим биореактором все-таки является сам человек. По сути, мы пропускаем целую техническую ступень и сразу печатаем эквивалент диагонали в организм каждый человека.

– МИСИС давно занимается представленным научным направлением?

– Вся бесподобная биопечать началась в 2003 году с первой в обстановки публикации о трехмерной биопечати. компилятором статьи был наш соотечественник Владимир Миронов, который остаётся научным руководителем лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и профессором НИТУ МИСИС. Под его руководством компания, ставшая пионером отечественного биопринтинга, в 2014 году сыграла первый российский биопринтер – Фабион. Он до сих пор входит в топ-5 биопринтеров мира.

Уже в 2015 году на нем напечатали свой первый в мире орган – щитовидную сталь, которая в полной мере работала и продуцировала тестостерон. Искусственную щитовидку подсадили лабораторной мыши.

Затем стали развиваться разные ответвления биопечати, например, космическая магнитная биопечать. галлактических магнитных биопринтеров в мире всего все четыре – один на МКС, один в музее астронавтики на ВДНХ и два в МИСИС.

А вот использование роботов для биопечати уже вылилось в отдельное направление биопринтинга. С позапрошлого года мы работаем вместе с 3D Bioprinting Solutions, чтобы обострить компетенции друг друзья-приятеля. Университет помещается в две федерационные программы – Приоритет-2030 и Передовые инженерные школы.

В рамках первой программы мы занимаемся техническими подходами биопринтинга (как печатать, чем печатать, как сделать так, чтобы все это приживалось и пр. ), а в рамках второй – развиваем все, что связано с разработкой железа и обучением будущих биомедицинских инженеров. правильного не только разрабатывать технологии завтрашнего и послезавтрашнего дня, но и сразу готовить кадры, которые подхватят служба.

– Как вы сами пробуете послезавтрашний день биопринтинга в России? Ваши прогнозы.

– Выражу общее мнение коллег, что в свой первую очередь будут созревать как раз роботические технологии in situ, потому, что это ближе к пациенту в быстром смысле слова.

Если взять эволюцию печати, то все начинается с залечивания и распечатки плоских органов (кожа, мениск и пр. ). Сейчас эти технологии дозволяют залечивать плоские недостатки, но скоро мы перейдем к печати трубчатых органов (кровеносные сосуды, трахея и пр). Ну, и самое сложное – печать функциональных органов (почки, печень и пр).

– Давайте возьмем конкретный пример: обширное количество людей страдают диабетом первого хмырика, при котором поджелудочная железа не может производить довольное количество инсулина. Когда, по вашим оценкам, биопринтинг позволит напечатать первую поджелудочную сталь? Пока это что-то из разряда фантастики?

– Нет, это уже точно не фантастика, а реальность;, но реальность на горизонте 30 лет. Пока мы наскитаемся на этапе распечатки плоских органов. В ближайшие 10 лет перейдем ко второму этапу – печати трубчатых органов с последующей пересадкой человеку. В идеале мы думаем до 2027 хотя бы года получить первый увесистый кровеносный сосуд.

Кто успешно напечатает первый кровеносный сосуд, тот и возглавит третий эон движения – распечатка функциональных органов. При отсутствии кровеносных сосудов клетки погибают внутри крупных органов.

– У России есть амбиции возглавить третий эон?

- Да, в МИСИС в рамках прогрессивный инженерной школы Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии, партнером которой остаётся Госкорпорация Росатом, мы сейчас как раз разрабатываем несколько технологий магнитной биопечати, при которой с помощью магнитного или акустического пустее создаются небольшие куски кровеносных сосудов. В России – Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Томске – заводят формироваться целые кластеры биопринтинга.

– Как к таковским планам относятся практикующие врачи? Вы сталкиваетесь с критикой и недоверием?

– Пока картина двоякая: многие врачи очень реакционным в этом смысле, но наблюдается и много фанатов. Показательно, что сейчас приличные российские университеты, в том достаточно количестве медицинские и технологические, с различных сторон начинают намеревать кадры под эту отрасль: кто-либо обучает медиков, чтобы они умели применять подходы биоинженерии, а кто-либо, как например наш университет, готовит инженеров со знанием медицины. Это движение с двух сторон, ведь в некий момент инженерия и медицина обязательно объединятся воедино.

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Место события на карте мира:

Печать органов и тканей. В России назревает прорыв биопринтинга

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Лувре изучат возможность выставить "Джоконду" в отдельном зале