3D-биопечать – перспективное направление в современной медицине, которое специализируется на создании напечатанных био-тканей и структур. Технология получила широкое распространение в регенеративной медицине, так как удовлетворяет потребности в тканях и органах, предназначенных для трансплантации. Мы подготовили список из пяти наиболее перспективных 3D-напечатанных органов.
Почки
Орган отличается особой сложностью с точки зрения своей структуры. В 2016 году лаборатория Дженнифер Льюис в Гарварде разработала новый метод трехмерной печати почек, в котором используются особые «чернила». Они состоят из клеток почек и имеют консистенцию зубной пасты. Такой материал может экструдироваться при комнатной температуре, позволяя создавать сложные био-тканевые структуры.
С применением особых «чернил» команде ученых удалось напечатать часть нефрона, функционального блока почки. Именно он отвечает за фильтрацию крови и реабсорбирование всех полезных компонентов.
Печень
Organovo, биопринтерская компания в Сан-Диего, продемонстрировала возможности 3D-печати частей печени с последующей их трансплантацией в тело подопытных мышей. Напечатанные элементы печени планируются к пересадке людям в 2020 году. Пока же наработки используются для тестирования и исследования лекарств. Применение биотканей, имитирующим человеческую печень по всем своим функциям, помогает оценить влияние препаратов без риска для жизни подопытных.
Сердце
Этот орган является наиболее перспективным с точки зрения аддитивной печати, так как представляет собой один из самых легких для воссоздания человеческих механизмов. В нем нет особо сложных биохимических реакций, главное, что должно делать сердце – качать кровь, как насос.
Biolife4D запустили биотехнологию по созданию миниатюрных сердец для пересадки их мелким животным. Для этого сначала сердце пациента сканируется посредством МРТ. Потом клетки крови больного преобразовываются в стволовые клетки. Получаемая в результате смесь гидрогелей представляет собой биоиндикатор, который в последующем используется 3D-принтером.
На биоразлагаемый каркас послойно печатаются био-чернила. В итоге клетки растут таким образом, чтобы образовать точную форму сердца пациента. После того, как напечатанный орган начинает сокращаться для перекачки крови, каркас удаляется и сердце готово к пересадке.
Роговица
Это прозрачный внешний слой человеческого глаза. С его помощью мы можем четко видеть. К тому же, роговица защищает глаз от негативных воздействий окружающей среды. Впервые группа исследователей Че Коннона из Университета Ньюкасла смогла 3D напечатать роговицу человека. Объединив стволовые клетки с альгинатом и коллагеном, они создали уникальную биоиндикацию. Ее можно экструдировать по кругу, чтобы сформировать форму роговицы менее чем за 10 минут.
Орган абсолютно персонализирован, так как перед его печатью осуществляется трехмерное сканирование глаз пациента.
Скелет
В 2017 году команда ученых из Университета Глазго разработала новую технику, называемую «нанокипинг». Она касается выращивания 3D-образцов минерализованной кости. Используя данный метод, исследователи смогли превратить стволовые клетки, взятые из доноров человека, в трехмерные костные трансплантаты.
Эффективность метода была доказана путем трансплантации бедренной кости собаке. К 2020 году планируются первые операции по пересадке напечатанных костных систем людям.