Технологии биопечати открывают в медицине перспективы, о которых раньше можно было только мечтать. Возможность оперативно «распечатывать» органы и ткани, не дожидаясь появления донора, при этом используя собственные клетки пациента, не провоцирующие иммунный ответ, — впечатляющий подход, родившийся сравнительно недавно, но уже позволяющий получать первые значимые результаты по всему миру. И Россия — не исключение. Более того, некоторые значимые эксперименты в области печати биоинженерных конструкций были впервые поставлены именно отечественными учеными.
Развитие биопечати актуально для медиков и исследователей всей страны. В апреле 2024 г. президент России В.В. Путин поручил правительству РФ разработать национальный проект «Новые технологии сбережения здоровья». В числе мер, нацеленных на внедрение биомедицинских технологий, в масштабную программу вошла и поддержка разработок в сфере биопечати.
Пионеры биопечати в России — компания 3D Bioprinting Solutions, занимающаяся разработками в сфере 3D-печати органов и тканей более десяти лет. Ей принадлежит первенство в создании отечественного биопринтера — представленная в 2014 г. разработка получила название FABION. Уже год спустя напечатанную на новом принтере щитовидную железу успешно пересадили лабораторной мыши.
«В рамках нацпроекта “Новые технологии сбережения здоровья” планируется отработать более 15 биомедицинских решений, в том числе путем внедрения биопечати. Разумеется, нацпроект придаст новый импульс развитию биопечати. Необходимо отметить, что биопечать имеет отдельный трек в рамках стратегии развития аддитивных технологий, принятой правительством Российской Федерации. По реализации данной стратегии госкорпорация “Росатом” в лице АО “Наука и инновации” проводит важную работу по разработке методов биопринтинга. Например, на Форуме будущих технологий, прошедшем в феврале этого года и посвященном медицинским разработкам, коллеги из “Росатома” продемонстрировали президенту магнитно-акустическую систему биопечати. И в результате мы видим задачи по внедрению технологии в практическую медицину», — сказал соучредитель и управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани.
Эксперты 3D Bioprinting Solutions ведут исследования совместно с Национальным исследовательским технологическим университетом МИСИС — своим партнером по федеральному проекту Министерства науки и высшего образования «Передовые инженерные школы».
В сентябре 2023 г. прошел доклинические испытания разработанный партнерами биопринтер в виде роборуки, позволяющий залечивать ожоги, язвы и обширные раны на теле пострадавшего прямо в операционной. Технологию протестировали на животных в лаборатории Московского научно-исследовательского онкологического института им. П.А. Герцена. А уже в декабре 2023 г. с помощью нового биопринтера хирурги Главного военного клинического госпиталя им. акад. Н.Н. Бурденко провели первую в мире операцию с биопечатью на пациенте.
«С ГВКГ им. Н.Н. Бурденко мы работаем в рамках трехстороннего Соглашения о научной деятельности, подписанного Университетом МИСИС, 3D Bioprinting Solutions и самим госпиталем. Вообще для нас общепринят такой формат взаимодействия, когда мы работаем с разными клиническими базами на безвозмездной основе, чтобы найти решение для конкретных клинических случаев. При таком подходе врачи по сути выступают постановщиками задачи и конечными пользователями технологии», — рассказал Юсеф Хесуани.
Роборука-биопринтер ориентируется в пространстве с помощью системы компьютерного зрения. В качестве биочернил в устройство загружается коллагеновый гидрогель российского производства, в который уже «на месте» добавляются собственные клетки костного мозга пациента, стимулирующие регенерацию тканей.
Перед операцией биопринтер самостоятельно отсканировал место повреждения, после чего специалист университета запрограммировал траекторию подачи биочернил в рану. Далее робот без помощи человека запечатал повреждение биополимерной «заплаткой».
Разработанная партнерами система сканирования и печати помогает успешно преодолеть сразу три препятствия, с которыми можно столкнуться в процессе биопечати: сложный рельеф раны, повышенная кровоточивость и инородные тела (например, металлические конструкции для фиксации сломанных костей). А если пациенту необходима реконструктивная операция, частичное «закрытие» раны сокращает площадь повреждения, что помогает снизить хирургическое вмешательство и, как следствие, риск развития осложнений после него.
«Создан важнейший прецедент использования биопринтера для атравматичного закрытия обширных приобретенных дефектов сразу на пациенте без предварительной подготовки 3D-моделей и без необходимости имплантации напечатанных заранее эквивалентов ткани», — отметил директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Федор Святославович Сенатов.
Вносят свой вклад в развитие биопечати и молодые ученые МИСИС. Весной 2023 г. выпускники программы «Биоматериаловедение» запатентовали напечатанный на 3D-принтере имплантат ушной раковины. Исследователи представили разработку в качестве дипломной работы. Новое искусственное ухо превосходит аналоги по биофизическому сходству с настоящей ушной раковиной. Полиуретановый каркас имплантата повторяет очертания уха и имеет особую структуру, позволяющую сосудам прорастать сквозь него. Напечатанная ушная раковина не теряет исходной формы под воздействием силы натяжения кожного лоскута, а клеточный материал внутри имплантата близок по плотности к живой ткани, что позволяет расширить регенеративные возможности и увеличить приживаемость искусственного уха. Технология поможет устранять как врожденные дефекты, так и последствия травм, ожогов и опухолей.
Яркое достижение МИСИС в области биопечати — первый в России тканевый пистолет, позволяющий накладывать «заплатки» из биополимеров на раны легкой и средней степени тяжести. Технология помогает остановить кровь и запустить восстановительный процесс на месте повреждения. Для заживления раны пистолет смешивает в единый материал три компонента: биополимеры, медицинские препараты (обезболивающие, кровоостанавливающие, антибактериальные и др.) и сшивающий агент. Соотношение «ингредиентов» регулируется в режиме реального времени. В отличие от аналогов технология обладает более простой и функциональной системой подачи материала в область раны, может использовать шприцы с биоматериалами вдвое большего объема, а также полностью автономна и заряжается через USB-порт. Разработка предназначена для помощи пострадавшим в мобильных госпиталях во время чрезвычайных ситуаций и военных действий. Тканевый пистолет уже испытали в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина — технология помогла ускорить заживление ожоговых ран у лабораторных животных.
Биопринтер, искусственное ухо и тканевый пистолет были разработаны в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинские материалы и биоинженерия» по программе Министерства науки и высшего образования «Приоритет-2030». Программой руководит заместитель президента РАН, доктор медицинских наук академик Владимир Павлович Чехонин. Помимо этого, МИСИС — координатор и инициатор консорциума «Инженерия здоровья», в который входят более десятка организаций (включая 3D Bioprinting Solutions), работающих над новыми методами борьбы с тяжелыми заболеваниями и инновационными медицинскими технологиями.
Информация взята с сайта – https://scientificrussia.ru/articles/zdorove-na-3d-printere-kak-razvivaetsa-biopecat-v-rossii
