Nemrég a The Economist brit magazin izgalmas cikket közölt egy bionyomtatóról, amellyel emberi szerveket nyomtatnak majd!

Az emberi szervátültetést végző sebészek abban reménykednek, hogy egy napon az első kérésre minden olyan szervet megkaphatnak, amelyre szükségük van az átültetéshez. A páciens most hónapokat, esetleg éveket tölthet azzal, hogy egy megfelelő pácienstől kapjon szervet. Ez idő alatt állapota romolhat. Még meg is halhat. A mesterséges szerveknek köszönhetően nemcsak a betegek szenvedéseit lehetne enyhíteni, hanem emberéleteket is megmenteni. Most, az első kereskedelmi 3D bionyomtató megjelenésével ez a lehetőség valósággá válhat.

Bionyomtató készítése

A 200 000 dollár értékű nyomtatót a San Diego-i székhelyű, regeneratív gyógyszerekkel foglalkozó Organovo cég és a melbourne-i Invetech gépészeti vállalat együttműködéseként fejlesztették ki. Az Organovo egyik alapítója, Forzak Gábor fejlesztette ki az új 3D nyomtató alapjául szolgáló prototípust. A nyomtató első működő mintáit hamarosan eljuttatják azoknak a kutatócsoportoknak, amelyek Dr. Forjakhoz hasonlóan mesterséges szövetek és szervek létrehozásának módjait tanulmányozzák. Jelenleg ennek a munkának a nagy része manuálisan, meglévő eszközök használatával történik.

Keith Murphy, az Organovo igazgatója szerint kezdetben csak egyszerű szövetek, például bőr, izmok és kis érszakaszok jönnek létre. A vizsgálati minták vizsgálatának befejezése után azonban azonnal megkezdődik a vérerek előállítása a műtétekhez, amikor új ereket kell "fektetni" a vér mozgásához, hogy megkerüljék a sérülteket. További kutatások után lehetőség nyílik összetettebb szervek előállítására. Mivel a gépek képesek elágazó erek hálózatainak nyomtatására, lehetséges lenne például olyan érhálózatok létrehozása, amelyek szükségesek a mesterségesen előállított szervek, például a máj, a vesék és a szív vérellátásához.

A bionyomtatás története

Az Organovo által gyártott 3D bionyomtató ugyanazt a működési elvet használja, mint a "normál" 3D nyomtatók. A 3D nyomtatók a hagyományos tintasugaras nyomtatókhoz hasonlóan működnek, de 3D-ben nyomtatják ki a modellt. Ezek a nyomtatók polimer cseppeket permeteznek, amelyek összeolvadnak és egyetlen szerkezetet alkotnak. Így minden lépésnél a nyomtatófej egy kis polimer vonalat hoz létre az objektumon. Ennek eredményeként az objektum lépésről lépésre felveszi végső formáját. Az összetett objektum üregeit speciális, vízben oldódó anyagokból készült „állványok” tartják. Ezeket az állványokat a tárgy teljes elkészülte után kimossák.

A kutatók azt találták, hogy hasonló megközelítés alkalmazható biológiai anyagokra is! Ha apró sejtrészeket egymás mellé helyezünk, elkezdenek "összeolvadni". Jelenleg számos olyan technológiát kutatnak, amely lehetővé tenné az emberi szervek egyedi sejtekből történő létrehozását, ilyen például az izomsejtek kis gépekkel történő „felpumpálásának” technológiája.

Annak ellenére, hogy az emberi szervek nyomdaipara még csak kialakulóban van, a tudósok már most sikeres példákkal büszkélkedhetnek emberi szervek létrehozására a semmiből. Így 2006-ban Anthony Atala az amerikai észak-karolinai Wake Forest Regenerative Medicine Intézet munkatársaival együtt hét beteg számára készített hólyagokat. Mindegyik még működik.

A hólyag létrehozásának folyamata a következő volt. Először az orvos apró mintát vett a páciens hólyagszövetéből (hogy az immunrendszer ne utasítsa el az újonnan létrehozott szervet). Ezután a kapott sejteket a biológiai hólyagra vitték fel, amely az emberi test hőmérsékletére melegített hólyag formájában támasztó alap volt. Az alkalmazott sejtek növekedni és osztódni kezdtek. 6-8 hét elteltével a hólyag készen állt a páciensbe történő beültetésre.

A bioprinter használatának előnye, hogy nem igényel tartóalapot ("állványt"). Az Organovo gép csontvelőből származó őssejteket használ. Bármely más sejt kinyerhető az őssejtekből különböző növekedési faktorok felhasználásával. 10-30 ezer ilyen sejtből 100-500 mikron átmérőjű kis cseppekké alakul. Az ilyen cseppek jól megtartják alakjukat és kiválóan alkalmasak a nyomtatásra.

Tehát az első nyomtatófej valójában a megfelelő sorrendben rakja ki a cseppeket a cellákkal. A második fej a támasztóalap permetezésére szolgál, egy cukor alapú hidrogél, amely nem lép kölcsönhatásba és nem tapad a sejtekhez. A nyomtatás befejezése után a kapott szerkezetet egy-két napig hagyják, hogy a cseppek "összeolvadjanak". Csőszerű struktúrák, például erek létrehozásához először hidrogélt alkalmaznak (a jövőbeli szerkezeten belül és kívül). Ezt követően adjuk hozzá a sejteket. Amint a szerv kialakul, a hidrogélt kívülről eltávolítják (mint a narancs héja), és belülről kihúzzák, mint egy madzagot.

A bionyomtatókban más típusú cellák és támasztóalapok is használhatók. Tehát Mr. Murphy szerint a májsejteket fel lehet helyezni egy előre kialakított máj alakú alapra, vagy kötőszövet rétegeket lehet kialakítani a fog létrehozásához. Az új nyomtató ugyanakkor olyan szerény méretekkel rendelkezik, hogy biztonságosan elhelyezhető egy biológiai szekrényben, hogy steril környezetet biztosítson a nyomtatási folyamat során.

Egyes kutatók úgy vélik, hogy az ehhez hasonló gépek egy napon képesek lesznek szöveteket és szerveket közvetlenül az emberi testbe nyomtatni! És valójában Dr. Atala jelenleg egy olyan nyomtatón dolgozik, amely a test azon részének szkennelése után, ahol bőrátültetésre van szükség, képes lesz közvetlenül az emberi testre nyomtatni a bőrt! Ami a nagyobb szerveket illeti, Dr. Forjac úgy gondolja, hogy ezek sokféle formát ölthetnek, legalábbis kezdetben. Például a vér tisztításához a művesének nem kell valódi vesére hasonlítania, vagy funkcionálisan teljesen megismételnie azt. Azok, akik szervekre várnak, valószínűleg nem fognak túl sokat aggódni amiatt, hogy az új szervek hogyan fognak kinézni. A lényeg az, hogy dolgoznak, és az emberek jobban érzik magukat.

UPD: A laboratórium tulajdonosai - Invitro - most a Habrén vannak. Beküldve a céges blogjukba. A kérdéseket közvetlenül hozzájuk lehet intézni.

Ez az új orgona 3D nyomtató laborból származik. Elöl egy lenyűgöző mikroszkóp, az AutoCAD mögött pedig két orvosmérnök látható tovább – a szöveti szferoidok kialakulásának helyszínéről készítenek makettet.

Itt nemrég nyílt meg a szervek 3D bionyomtatására szolgáló laboratórium (Invitro projekt). Valamiféle heves extravagáns félreértés zajlik körülötte azzal kapcsolatban, hogy mi történik. Általában, bár nem vagyok mikrobiológus, elkezdett érdekelni. Eljutottam a fejlesztőhöz - V.A. Mironov. Ő volt az, aki feltalálta és szabadalmaztatta a szervnyomtatási technológiát az Egyesült Államokban, részt vett a bionyomtatók három módosításának kidolgozásában, és ő volt a „tudomány vezetője” az új moszkvai laboratóriumban:

V.A. Mironov (MD, Ph.D., professzor 20 éves tapasztalattal a mikrobiológiában, különösen az IT határán) - miközben másfél órán keresztül magyarázta nekem a technológia lényegét, egy csomót rajzolt papírból.

Dióhéjban nem tudott mesélni a sajtóról, mert először meg kell érteni a kérdés történetét. Például, miért kellett elvetni azt a ragyogó ötletet, hogy béranyában fej nélküli embriót neveljenek, majd eltávolítsanak belőle egy vesét, és a felgyorsult érés érdekében biooldatba helyezzék.

Egyelőre a fő. Ne rohanjon meginni mindent, ami ég: az új máj még nagyon messze van. Megy.

Módszerek evolúciója

Szóval eleinte az volt génterápia: a megfelelő komplexeket adtuk be a betegnek. Bizonyos sejteket izoláltak, beléjük juttatták a szükséges géneket, majd a sejteket az emberi szervezetbe helyezték. Nem volt elég inzulin – itt van a gén, amely létrehozza a létrejöttét. Vegyünk egy sejtkomplexumot, módosítjuk, injekciózzuk a betegbe. Az ötlet kiváló, bár egy alapvető hátránya van: a beteg azonnal meggyógyul, és a műtét után nem kell semmit vásárolni. Vagyis találd ki, ki volt a torkán túl. Nehéz volt az ügy, majd az egyik beteg meghalt - és elkezdődött az Egyesült Államokra jellemző per- és kitiltási hullám, aminek következtében a kutatást vissza kellett szorítani. Ennek eredményeként létezik egy módszer, de azt nem igazán tesztelték.

A következő trend az volt sejtterápia- embrionális őssejtek felhasználása. A módszer kiváló: "univerzális" sejteket vesznek, amelyek a páciens igényei szerint fejleszthetők. A probléma az, hogy ahhoz, hogy eljusson valahova, embrióra van szükség. A sejtszerzés folyamatában lévő embrió nyilvánvalóan elfogy. Ez pedig már erkölcsi és etikai probléma, amely az ilyen sejtek használatának betiltását okozta.

Messzebb - szövettechnika- ilyenkor veszel egy bázist, raksz rá sejteket, az egészet egy bioreaktorba rakod, és a kimeneten megkapod azt az eredményt (szervet), amire a betegnek szüksége van. Mint egy protézis, csak élve. Itt van egy fontos pont: a fő különbség a protézishez képest az, hogy a protézis eredetileg szervetlen anyagból származik, és nem valószínű, hogy valaha is beépül a testbe „mint egy bennszülött”. A fa lábat nem lehet megkarcolni.

A szövetmérnöki technikák azok keret- amikor kilúgozott (májmentes) holttestet használnak, amelyet azután a beteg sejtjeivel "betelepítenek". Más tudományos csoportok is megpróbáltak sertésszerv-fehérje állványokkal dolgozni (humán donorokra nincs szükség, de az immunkompatibilitás teljes mértékben megnő). A keretek mesterségesek – különböző anyagokból, egyes tudományos csoportok még cukorral is kísérleteztek.

Mironov maga gyakorol keret nélküli technológia(alapként hidrogélt használva). Módszerében az alappolimer gyorsan lebomlik, így csak sejtes anyag marad meg. Vagyis először egy elhelyezett sejtekkel ellátott neohatárokból álló keretet helyeznek be, majd a keret „feloldódik”, és a már kifejlett szerv sejtjei veszik át a funkcióit. Az állványokhoz ugyanazt az anyagot használják, mint a sebészeti varratokhoz: könnyen és egyszerűen lebomlik az emberi szervezetben.

A fő kérdés itt az, hogy miért van szükség a 3D nyomtatásra. Ennek megértéséhez ássunk egy kicsit mélyebbre a rendelkezésre álló szövetmérnöki módszereket.

Egyre közelebb a célhoz

Általánosságban elmondható, hogy az az ötlet, hogy egy előre kinőtt szerves szervet helyezzenek be az emberbe, kiváló. Nézzünk meg három lehetőséget a technológia fejlesztésére:

1. Fogsz egy szervetlen keretet, beülteted a sejtekkel, és kész szervet kapsz. A módszer durva, de működőképes. Róla beszélünk a legtöbb esetben, amikor azt mondják, hogy "mi nyomtattuk az orgonát". A probléma az, hogy valahol el kell vinnie az "építőanyagot" - magukat a sejteket. És ha igen, akkor hülyeség valamiféle külső keretet használni, amikor egyszerűen lehet orgonát összerakni belőlük. De a legfájdalmasabb probléma a hiányos endothelizáció. Például az így készített hörgők esetében a szint körülbelül 70%. Ez azt jelenti, hogy a felületes erek trombogén hatásúak – a beteg meggyógyításával azonnal új betegséget okoz. Ezután heparinnal vagy más gyógyszerekkel kell élnie, vagy meg kell várnia, amíg vérrög és embólia képződik. És itt az amerikai jogászok már nagyon várják a régi forgatókönyv szerinti visszajátszást. Az endothelizáció problémája pedig még nem oldódott meg. Egy lehetséges lehetőség a csontvelő progenitor sejtek izolálása speciális preparátumokkal történő mobilizálással és a szerven történő elhelyezéssel, de ez még a gyakorlattól távoli képzelgés.
2. A második módszer rendkívül eredeti és cinizmusával nagyon tetszetős.. Vegyünk egy sejtet (fibroblaszt) a páciensből, adjunk hozzá 4 gént. A kapott sejtet blasztocisztába (állati embrióba) helyezzük, és elkezdjük az állat növekedését. Kiderül, például egy sertés emberi hasnyálmirigy - az úgynevezett kiméra. A szerv teljesen „bennszülött”, csak a körülötte lévő teljes infrastruktúra – erek, szövetek és így tovább – sertéstől származik. És elutasítják őket. De semmi. Vegyünk egy sertést, kivágjuk a kívánt szervet (a sertés teljesen elfogy), majd speciális feldolgozás segítségével eltávolítjuk az összes sertésszövetet - kiderül, mintha egy szerv szerves kerete lenne, amely használható újat növeszteni. Egyes kutatók tovább mentek, és a következő életbetörést javasolták: cseréljük le a malacot egy béranyára. Így kell: 4 gén mellett egy másik is bekerül a sejtbe, ami az acefáliáért (fejhiányért) felelős. Egy béranyát bérelnek fel, hogy hordozza közös embrióbarátunkat. Fej nélkül fejlődik, jó az acephalus. Ezután - ultrahang, megtudja, hogy a gyermek hibás, és törvényesen engedélyezett abortusz. Nincs fej - nincs személy, ami azt jelenti, hogy nem öltünk meg senkit. És itt az idő! - van itt egy elméletileg legális bioanyagunk a beteg szerveivel. Gyorsan ültesd be őket! A nyilvánvaló hátrányok közül - nos, az erkölcsi oldalt leszámítva - a szervezeti bonyolultság és a jövőbeni esetleges jogi bonyodalmak.
3. És végül van egy harmadik módszer, amiről beszélünk.. Ez a legmodernebb - háromdimenziós orgonanyomtatás. És ezt csinálják az új laboratóriumban. A jelentés a következő: nincs szükség szervetlen állványokra (a sejtek tökéletesen tartják magukat), nem kell szervet venni valakitől. A páciens ad egy keveset a zsírszövetéből (mindenkinek van, csak a sovány japánok panaszkodtak a kísérletek során), amiből a sejtek szekvenciális feldolgozásával nyerik ki a szükséges szerkezeti elemeket. Létrejön egy szerv háromdimenziós modellje, amelyet CAD-fájllá alakítanak, majd ezt adják egy 3D-s nyomtatónak, amely képes a sejtjeinkkel nyomtatni, és megérti, hogy a háromdimenziós tér mely pontján kell „lefektetni” egy adott sejttípus. A kimenet egy szöveti konstrukció, amelyet speciális környezetbe kell helyezni, amíg a hipoxiával kapcsolatos problémák meg nem kezdődnek. A bioreaktorban a szövetkonstrukció „beérik”. Ezután a szerv „átültethető” a betegbe.

A módszer nyilvánvaló trükkös részei a következők:

1. Orgonamodell beszerzése. Valahonnan diagramot kell szerezni. Ez elég egyszerű.
2. Maguk a sejtek megszerzése. Nyilvánvalóan szükségünk van anyagra az orgona nyomtatásához.
3. Nyomtató összeszerelése, hogy a sejtek nyomtathassanak (sok probléma a szervi struktúra kialakulásával).
4. Hipoxia (oxigénhiány) a szervalkotás során.
5. A szerv táplálkozásának megvalósítása és készenléti érlelése.

A 3D nyomtató tehát csak egy darabja a szervgyártási sornak: rajzzal, anyaggal kell ellátni, majd sejtekből ki kell növeszteni a kapott szervmodellt. Most pedig lássuk lépésről lépésre, hogyan oldják meg a fent leírt feladatokat.

Orgona modell

Tehát egy CAD-fájl készül (most - stl formátumban) egy szerv modelljével. A modell beszerzésének legegyszerűbb módja, ha magáról a páciensről készítünk 3D-s szkennelést, majd kézzel módosítjuk az adatokat. Most az aktuális konstrukciók az AutoCAD-ben vannak modellezve.

Megnézheti a modellezést. A 3D-s szerkezet olyan, mint egy normál alkatrészé, csak műanyag helyett szövetgömbök lesznek.

Anyag

Az anyagot veszik - szöveti szferoidokat, amelyeket a nyomtatáshoz használnak fel. Alapként egy hidrogélt használnak, amely összekötő szerkezetként működik. A 3D nyomtató ezután kinyomtatja a szervet ezekből a szöveti szferoidokból.

Az első kísérlet, amely megerősítette, hogy egy egész szerv összeállítható darabokból: a tudósok egy csirke szívét darabokra vágták, és újra összefűzték. Sikeresen.

Most az a kérdés, hogy hol lehet cellákat szerezni ehhez az anyaghoz. A legjobbak az emberi embrionális őssejtek, amelyekből szekvenciális differenciálással bármilyen szövethez sejtet lehet készíteni. De mint tudjuk, nem érintheti meg őket. De szedhetsz iPS-indukált pluripotens őssejteket. Készülhetnek csontvelőből, fogpépből vagy a páciens normál zsírszövetéből, és világszerte különböző cégek gyártják.

A séma a következő: egy személy elmegy a klinikára, zsírleszívást végez, a zsírszövetet lefagyasztják és a tárolóba helyezik. Ha kell, megszerzik, abból elkészítik a szükséges sejteket (ATDSC, Oroszországban van egy ilyen komplexum), majd rendeltetésük szerint differenciálják. Például az iPS fibroblasztokból készülhet, belőlük - a vese epitéliumából, majd - a funkcionális hámból.

Az ilyen cellák automatikus gyártására szolgáló gépeket például a General Electric gyártja.

Centrifuga. Az anyag zsírszövettől való elválasztásának első szakasza.

Ezekből a sejtekből szilárd anyagon speciális mikroüregekben golyókat alakítanak ki. A forma mélyedésébe sejtszuszpenziót helyeznek, majd a sejteket összeolvasztják és golyót formálnak. Pontosabban nem túl sima gömbölyű.

Építőelem-feldolgozás

A következő probléma az, hogy a carddig sejtjei alig várják, hogy együtt növekedjenek. A szöveti szferoidokat el kell különíteni egymástól, különben idő előtt összeolvadnak. Kapszulázni kell őket, ehhez pedig a vérszérumból nyert hialuronsavat használjuk. Nagyon kevés kell hozzá – csak egy nagyon vékony réteg. Nyomtatás után is gyorsan "elmegy".

Fóka

A 3D nyomtató fején három extruder található: két géllel ellátott fúvóka és egy szöveti szferoidokat előállító készülék. A trombin az első fúvókában van a géllel, a fibrinogén a másodikban. Mindkét gél viszonylag stabil, amíg meg nem érintik. De amikor a fibrinogén fehérjét a trombin lehasítja, fibrin monomer képződik. A betonhoz hasonlóan hozzájuk rögzítik a szöveti szferoidokat. A gömb átmérőjének megfelelő rétegmélységgel soronként lehet felhordani az anyagot - készítettek egy réteget, rögzítették, és átmentek a következőre. Ezután a fibrin könnyen lebomlik a tápközegben, és a perfúzió során kimosódik, és csak a kívánt szövet marad meg.

Így lesznek kinyomtatva a csövek

A nyomtató 250 mikrométeres rétegekben nyomtat: ez egyensúly az optimális blokkméret és a szferoid hipoxia kockázata között. Fél óra alatt ki lehet nyomtatni egy 10x10 centiméteres szövetmérnöki szerkezetet - de ez még nem szerv, hanem szövetmérnöki szerkezet, szakzsargonban „takony”. Ahhoz, hogy egy szerkezet szervvé váljon, élnie kell, világos formával kell rendelkeznie és funkciókat kell ellátnia.

Egy hatalmas gyújtótávolságú mikroszkóp egy üvegkockát néz 3D nyomtatóval.

Nyomtatófej. Egyelőre a komplexum műanyagon végzett tesztjei folynak. A nyomtató most fogyóeszközöket, műanyag formákat nyomtat gömbök készítéséhez. Ezzel párhuzamosan folynak a tesztek egy steril dobozon egy működőképes elektronikus eszközzel ellátott 3D nyomtatóhoz.

utófeldolgozás

A fő kérdés az, hogy jó lenne, ha a sejtek oxigénhez és tápanyagokhoz jutnának.. Ellenkező esetben durván szólva rohadni kezdenek. Ha vékony a szerv, akkor nincs gond, de már pár millimétertől fontos. Igaz, például egy elefántnak akár 5 milliméteres porcikája is van - de ezek be vannak építve, ahol nagy nyomás keletkezik az elefánt többi részének tömege miatt. Tehát ahhoz, hogy a nyomtatott szerv ne romoljon el a gyártási folyamat során, mikrokeringésre van szükség. Ez valódi erek és kapillárisok kinyomtatásával, plusz a legvékonyabb szervetlen műszerekkel készített perfúziós lyukak segítségével történik (nagyjából egy polimer "nyársra" érkeznek a szerkezeti blokkok, amit aztán eltávolítanak).

Vászon pecsét

Több sejttípus szövettársítása keveredés nélkül

A leendő szervet egy bioreaktorba helyezik. Ez nagymértékben leegyszerűsítve egy ellenőrzött környezetű tégely, amelyben a szerv be- és kimeneteihez jutnak a szükséges anyagok, plusz a növekedési faktoroknak való kitettség miatt gyorsított érlelés biztosított.

Íme, ami érdekes – egy szerv felépítése általában hasonló az OOP-ban szokásos tokozott objektumhoz – egy bemeneti artériához, egy kimeneti vénához – és egy csomó funkcióhoz. Feltételezzük, hogy a bioreaktor biztosítja a kívánt bemenetet és kimenetet. De ez még csak elmélet, még nem sikerült egyetlen egyet sem összegyűjteni. De a projektet a „prototípust összeállíthatja” szakaszig kidolgozták.

Lóg a laborban. Látható az első szakasz: az alapelemek beszerzése, a második - egy 3D-s nyomtató három extruderrel, a harmadik - prototípusból ipari modellbe való átállás, majd állatokon történő tesztelés, majd tőzsdei bevezetés és telepítés emberek számára.

Teljes termékcsalád - sejtválogató, szövetszferoid gyártó, nyomtató, perfúziós egység

Piacok

Most kinek kell mindez a színpadon, miközben maguknak nincsenek szervek.

Az első nagy vásárlók a katonaság. Valójában, ahogy sejthető, a DARPA felkeresi a témával foglalkozó összes tudóst. Két alkalmazásuk van - tesztelés (sok dolgot nem lehet élő emberen tesztelni, de szeretné - egy külön szerv nagyon hasznos lenne) és terápiás. Például a demokrácia harcosa letépi a karját, és egy napba telik, amíg bekúszik a kórházba. Jó lenne bezárni a lyukat, enyhíteni a fájdalmat, még 5 órát lőni neki, aztán a saját lábán jönni a nővérhez. Elméletileg vagy robotok lehetségesek, amelyek mindezt a helyükre gyűjtik, vagy foltok az emberi szövetekről, amelyek már komolyan gondolják, hogy égési sérüléseket helyeznek el.

A második ügyfél a gyógyszerészet. Ott a gyógyszereket 15 évig tesztelik, mielőtt piacra kerülnének. Ahogy az amerikaiak viccelődnek, könnyebb megölni egy kollégát, mint egy egeret. Az egéren meg kell gyűjteni egy csomó dokumentumot a kezedben vastag. Ennek eredményeként a tanúsított egerek nagyon drágák. Igen, és az állatokon kapott eredmények eltérnek az emberi eredményektől. A lapos sejtes modellekben és az állatokon meglévő tesztmodellek nem kellően relevánsak. A laborban azt mondták nekem, hogy a világ új gyógyszerkészítményeinek körülbelül 7%-a nem kerül be a klinikai vizsgálatokba a preklinikai vizsgálatok során kimutatott nefrotoxicitás miatt. Azok, akik elérték, körülbelül egyharmadának vannak mérgezési problémái. Éppen ezért az egyik első feladat a laboratóriumban készült nefronok működőképességének ellenőrzése. A nyomtatóból származó szövetek és szervek jelentősen felgyorsítják a gyógyszerek kifejlesztését, és ez sok pénz.

A harmadik ügyfél a kórházak. Az Egyesült Államok veseátültetési piaca például 25 milliárd dollár. Eleinte csak 3D nyomtatókat adnak el a kórházaknak, hogy a páciens megkaphassa, amire szüksége van. A következő (elméleti) lépés a szervek közvetlenül a páciens belsejében történő nyomtatásához szükséges komplexek létrehozása. A helyzet az, hogy gyakran sokkal könnyebb egy miniatűr nyomtatófejet bevinni a páciensbe, mint egy nagy szervet. De ez még mindig álom, bár a szükséges robotok léteznek.

Ennek így kell működnie

Igen, van itt még egy fontos téma: ezzel párhuzamosan folynak a kutatások a szöveti szferoidok mágneses levitáció miatti szabályozásáról. Az első kísérletek egyszerűek voltak – vas „nano-fűrészport” nyomtak a szövetbe, és a gömbök valóban úgy repültek, ahogy kell a magnin mezőben, és a helyszínre szállították őket. De a megkülönböztetés szenvedett. Fűrészporral nehéz elvégezni a szükséges funkciókat. A következő logikus lépés a fém a kapszulázó rétegben. De még menőbbek a mágneses részecskéket tartalmazó mikroruhák. Ezek a szkafanderek lefedik a szferoidot, és egyben azonnal a helyükre pattanó csatlakozókeretként is működhetnek, ami hatalmas teret ad a szervek gyors nyomtatásához.

Egy emberi szerv 3D nyomtatása egy napon orvosi rutinná válhat. A 3D Bioprinting Solutionsnál az ITAR-TASS tudósítója ismerkedett meg a hazai bionyomtatás vívmányaival.

A "3D Bioprinting Solutions" Biotechnológiai Kutatólaboratórium munkatársa

A bionyomtatás három szakasza

A 3D Bioprinting Solutions laboratóriumában egy lamináris (steril doboz) üvege alatt található egy olyan eszköz, amely első ránézésre egy közönséges 3D nyomtatóra hasonlít: mechanikus meghajtók, és üvegcsövek formájú patronok: „tintát” tartalmaznak. . A nyomtató suhog, széthajtogatja a patronokat, valamit kinyomnak az üvegállványra - fokozatosan megjelenik valami apró zselatinos szerkezet. Ebben az esetben egy elemi tintacsepp nem csak sejtek, hanem úgynevezett szöveti szferoidok - mikron méretű golyók, amelyek legfeljebb 2 ezer élő sejtet tartalmaznak a kívánt típusúakból. Tekintettel arra, hogy a szerv különböző típusú sejtekből áll, több patron is létezik. A biopapír, vagyis a biotinta rögzítésének helye egy hidrogél.

Kevesen lepődnek meg a „hétköznapi” 3D nyomtatón: 1985-ben találta fel az amerikai Chuck Hall. Három évtizeddel később a 3D nyomtatókat tömegesen gyártják, és fő kereskedelmi felhasználásuk ma az épületektől a repülőgépekig bármiféle 3D prototípusok nyomtatása. Vannak olyan háztartási modellek is, amelyek lehetővé teszik például egy csésze nyomtatását. Az orvostudományban is régóta alkalmazzák a 3D nyomtatást: a sebészetben, a fogászatban protézisek vagy implantátumok gyártásához. De igazán forradalmiak a bionyomtatás, a 3D nyomtatás következő evolúciós lépésének kilátásai. Amikor az emberiség megtanul új szerveket élő sejtekkel nyomtatni, hogy az elhasználódottakat helyettesítse, az élet soha többé nem lesz a régi.

Vlagyimir Mironov orosz tudós 2003-ban az Észak-Karolinai Egyetemen azt gondolta: miért ne alkalmazhatnánk pontosan ugyanazt az elvet, mint ahogyan a 3D-s nyomtató polimer struktúrákat készít biológiai struktúrák újraalkotására, sejteket használva műanyag helyett „tintaként”. Ugyanebben 2003-ban kidolgozta az úgynevezett „orgonprint” általános technológiáját, és publikált egy cikket, amely után a „bionyomtató”, „biopapír”, „biotinta” kifejezések kerültek használatba. Ma Vladimir Mironov az orosz 3D Bioprinting Solutions cég tudományos igazgatója, a Skolkovo Biomedical Technology Cluster rezidense.

Szemnek nem látható, de ahogy elmagyarázzák nekem, a bionyomtatót ultraibolya forrással is ellátták: a biológiailag lebomló hidrogél kikeményítéséhez sugárzás szükséges.

„Vegyük észre, hogy nem termesztéssel foglalkozunk, hanem összeszereléssel, vagyis orgonák összeszerelésével. Minden egy szerv digitális 3D-s modelljével kezdődik - gyakorlatilag rétegekre kell vágni, be kell állítani a különböző típusú sejtek eloszlását ezekben a rétegekben, és gondoskodni kell az üreges szferoidok elhelyezéséről, amelyekből edények képződnek, ”- mondja Vlagyimir Mironov. A képernyőn látható, hogy pontosan mit csinált a nyomtató a szemem előtt: a hidrogél alapjára egy réteg gömbölyű golyókat helyeztek (különböző színű golyók - különböző cellák), majd ismét egy réteg hidrogél, és rajta - a következő szferoidok rétege. De a háromdimenziós modellben hengeres lyukak keletkeztek - ezek az edények csatornái. A nyomtatott terv még nem kész orgona. Ez egyelőre csak egy olyan konstrukció, amelyben a sejtek szferoidjait a közöttük elhelyezkedő hidrogél tartja meg: innen ered a zselé megjelenése. A következő szakasz a szövetek érése, vagyis a szferoidok összeolvadása a hidrogél egyidejű eltávolításával. Ez a folyamat egy speciális bioreaktorban zajlik: egy inkubátorba helyezett kis kamrában, amely fenntartja a szükséges hőmérsékletet és páratartalmat. „Amit láttál, az valójában egy orgona összeszerelésének három fő szakasza van: a digitális modell elkészítése, a nyomtatási folyamat és az érlelés. Önmagában mindegyik külön komplex kutatási terület” – jegyzi meg Vladimir Mironov.
Vladimir A. Mironov, a „3D Bioprinting Solutions” Biotechnológiai Kutatási Laboratórium tudományos igazgatója

Mobil technológiák

Nyilvánvaló, hogy minden szervet az adott beteg számára megfelelő sejtekből kell nyomtatni. A „bio-tinta” gyártásának alapanyagai három forrásból származó őssejtek. Belőlük bármilyen szerv számára sejtet növeszthet. Az első, leginkább hozzáférhető, maga a páciens zsírszövete. Egy másik forrás az embrionális őssejtek. Ezeket a sejteket a szülés után izolálják a köldökzsinórvérből, és speciális kriobankokban tárolják. De a betegek közül kevesen rendelkeznek ilyen tartalékkal. Ezért van egy harmadik forrás is: az indukált őssejtek, vagyis nagy közelítéssel, donorsejteket használó páciens számára termesztve.

„Nem alumíniumgyártással foglalkozunk, hanem repülőgépeket építünk” – talál új szavakat Vlagyimir Mironov, kifejtve, hogy a laboratórium feladata a szervek összeszerelésének technológiájának kidolgozása, nem pedig a sejtek beszerzése (vannak erre szakosodott cégek). ezért). A zsírszövetből származó elemi sejteket azonban itt nyerik ki. És ami a legfontosabb, a kísérleti szferoidokat közvetlenül a 3D Bioprinting Solutions laboratóriumban állítják elő. Mutatnak hálós szerkezetű műanyag formákat gömbök készítéséhez. A szferoid egy 200-250 mikronos csepp. Mikroszkóp alatt láthatja, hogy sok sejt van a labda héjában. A gömböcskék manuálisan (pipettával felhordva) és a 3D Bioprinting Solutions-ban készített speciális gép segítségével is készülnek: az automatizált technológia kidolgozása még folyamatban van.

A gömbméretezés automatizált mikrofluidikus módszere a bionyomtatót tintával látja el egy nagy szövetkonstrukcióhoz: másodpercenként 1000 szferoid.

A "3D Bioprinting Solutions" Biotechnológiai Kutatólaboratórium munkatársa

A gyakorlat határán

A 3D Bioprinting Solutions területén mindössze 16 ember dolgozik, beleértve a kutatókat és a vezetőséget. Yousef Khesuani vezérigazgató szerint a céget 2013 elején alapították, azóta több százezer dollárt fektettek be laboratóriumok létrehozásába és kutatásokba. Figyelemre méltó, hogy a jól ismert "INVITRO" laboratóriumi hálózat a befektető. Ahogy Vladimir Mironov megjegyezte, az ötlettől a kész technológiáig általában 15-30 év telik el. Előrejelzései szerint az első bioprinterre nyomtatott szervek (a kezdetben viszonylag egyszerű, mint a pajzsmirigy) beültetése 2030 körül kerülhet a piacra. Egy szerv egyszerűségét vagy összetettségét a különféle „opciók” jelenléte határozza meg, mint például a csatornák, szelepek és egyéb elemek, amelyeket gyakran nem könnyű nyomtatni. „A jövőben a bionyomtatási részleg minden kórházban olyan általános lesz, mint egy röntgenszoba vagy egy műtő” – biztos benne Vladimir Mironov. – Szükségünk van valami orgonára – azonnal kinyomtatták.

Lehetőség van azonban a bionyomtatási technológiák pénzzé tételére anélkül, hogy megvárnánk ezt a fényes jövőt. „Itt hoztuk létre az első orosz kereskedelmi bionyomtatót – ma már megrendelésre készíthetünk ilyet. Különböző országokból vannak jelentkezéseink” – mondja Youcefa Khesuani. A bionyomtatók a világon 250 000-1 millió dollárba kerülnek, a rájuk nyomtatott biológiai struktúrákat például gyógyszergyárak használják új gyógyszerek tesztelésére. A 3D Bioprinting Solutions által létrehozott első orosz bionyomtató különbözik a külföldi analógoktól, egyrészt egy speciális ultraibolya besugárzási megoldásban, amely a sejtek érintése nélkül lép be a hidrogélbe. Másodszor, ez az egyetlen többfunkciós nyomtató, amely egyesíti az összes ismert nyomtatási módszert (cellákkal, szferoidokkal, hidrogélben, hidrogél nélkül).

És végül a 3D Bioprinting Solutions szakemberei kicsinyre tették a nyomtatójukat, vagyis egy szabványos soros laminárisba illeszkednek - a nyugati analógokhoz általában külön laminárokat kell rendelni, amelyek egyenként 20 000 dollárba kerülnek. csoportok a világ minden tájáról, különböző projekteken dolgozni, amelyeket kereskedelmi forgalomba lehet hozni” – mondja Yousef Khesuani. „Technológiai platformként működni a biotinta és a biopapír tesztelésében, bionyomtatási technológiák kidolgozása, rendelésre anyagminták készítése stb. Beleértve a gömbök gyártásához használt gépeink és öntőformáink értékesítését.”

Ma már két tucatnál kevesebb olyan cég van a világon, amely kész bionyomtatóval rendelkezik. De a világ hisz egy olyan irány kilátásaiban, amely forradalmat ígér az egészségügyben: elindították a bionyomtatók gyártását. amerikai cég Az Organovo tavaly került tőzsdére 1 milliárd dolláros kapitalizációval.” „Az Organovo öt év alatt prototípusból sorozatos technológiát hibázott. Gyorsabban megyünk ezen az úton – jegyzi meg Vladimir Mironov. - Az USA-ban másfél évig készítettem el az utolsó bionyomtatómat, itt, Oroszországban viszont fél év alatt. Fél év alatt sikerült létrehoznunk a szferoidok gyártását is: a brazil laboratóriumban két és fél évet töltöttünk ezzel.”

„A 3D-s bionyomtató létrehozására irányuló projekt két kereskedelmi szakaszból áll. Kezdetben a nyomtatót tudomány-2-tudomány értékesítésre kínálják majd, a biológiai szövetek és szervmodellek nyomtatásával pedig gyógyszereket lehet kifejleszteni” – mondja Kirill Kaem, a Skolkovo Foundation alelnöke, a Biomedical Technology Cluster ügyvezető igazgatója. — Arra számítunk, hogy az ökoszisztéma-hatás miatt a 3D Bioprinting Solutions fejlesztései más szkolkovói lakosok körében is keresni fognak. A kereskedelmi forgalomba hozatal második szakaszában arra számítunk, hogy a rendszer sikeres fejlesztése néhány éven belül lehetővé teszi a szervek klinikai gyakorlatban történő felhasználását, többek között a Skolkovo területén található Research Medical Centerben. A 3D Bioprinting Solutions projekt a tudomány és a gyakorlat élvonalába tartozik. Csak néhány tucat ilyen fejlesztés létezik a világon, és a szkolkovói lakos projektjével ellentétben ezek meglehetősen nagy része kifejezetten a szövetek nyomtatására irányul, nem pedig az egész szervekre.

Vlagyimir Mironov biztos abban, hogy jövőre csapata ki tudja nyomtatni az első teljes értékű szervet - a pajzsmirigyet.

A bionyomtatás a 3D nyomtatás egyik legforradalmibb irányzata. Az orvostudomány jövője attól függ, hogyan fejlődik ez a technológia.

Mit jelent a „bionyomtatás” kifejezés?

Napjainkban a 3D nyomtatókat aktívan fejlesztik élelmiszeripari termékek - csokoládé, cukor, zselé stb. - nyomtatására. Ezzel párhuzamosan egy másik irány is fejlődik - a tudósok laboratóriumban próbálnak alga alapú húst vagy rostot termeszteni. A bionyomtatás valahol középen van e megközelítések között – a genetika és a 3D nyomtatás között.

A 3D technológiák már ma is befolyásolták az orvosi implantátumok fejlesztését. Manapság az orvosok a sérült terület 3D-s szkennelésével, 3D-s modell kialakításával és 3D-nyomtatón történő nyomtatással számítják ki a páciens számára ideális transzplantációkat.

De a maga részéről az orvostudomány is hatással volt a fiatal 3D-nyomtatási ipart: új anyagok készülnek a nyomtatókhoz – hipoallergén, magas biokompatibilitás és alacsony elutasítás mellett. Ez általában kerámia vagy speciális biokompatibilis műanyag.

Orgona pecsét

A szervek különbözőek – van, amelyik könnyebben nyomtatható, van, amelyik nehezebb. Kezdjük az egyszerűbb folyamatokkal, és folytassuk az összetettebbekkel:

1. Lapos szerkezetek, általában egy vagy kétféle sejttel, azaz emberi bőr létrehozása a sérült területek, például égett területek helyére történő átültetéshez;
2. Csőszerű struktúrák, főleg kétféle sejttel, erek létrehozására;
3. Üreges szervek. Nehézségek merülnek fel a gyomorban vagy a hólyagban, amikor összetett funkciókat látnak el, és kölcsönhatásba lépnek más szervekkel.
4. Funkcionális szervek, amelyek sokféle sejtből állnak, amelyek komplex módon kölcsönhatásba lépnek egymással. Mindenekelőtt a szív, a máj és a vesék.

A regeneratív gyógyászat már bebizonyította, hogy sikeresen beültetheti az első három szervtípus laboratóriumban termesztett változatait. A kutatók azt remélik, hogy a 3D-nyomtatási ipar fejlődésével a transzplantációs szervek tömegesen is előállíthatók.

A mai napig laboratóriumban növesztett bőröket, hólyagokat és légcsöveket ültettek be – ezeket a testrészeket lassan növesztették mesterséges támasztékok és élő emberi sejtek kombinációjával. A 3D nyomtatási technológiák nagyobb sebességet és számítógépes pontosságot kínálnak az élő sejtek rétegének kialakításában.

Összetett szervek létrehozása 3D-s nyomtatón még mindig csak képzelet. Szívet vagy májat még senkinek nem sikerült kinyomtatnia a páciens sejtjéből, pedig az első óvatos lépések már megtörténtek: a 3D-s technológiák segítségével apró szervdarabokat készítenek.

Hogyan nyomtatják a szerveket

Mesterséges támaszok jönnek létre a növekvő szervek számára. Formájukban megegyeznek magával a szervvel. Az élő sejtek felszínükre kerülnek.

Ezzel a módszerrel 1999-ben mesterséges hólyagot növesztettek a betegek első implantátumaihoz. Több mint 10 év telt el, a 3D nyomtatók fejlettebbek lettek, és mára egyszerre tudnak mesterséges hordozót és élő sejteket nyomtatni.

Egyes laboratóriumok azt jósolják, hogy az élő sejtek „önszerveződő” hajlamát kihasználva hamarosan meg lehet majd tenni mesterséges támasztékok nélkül. A hordozóanyag végül egyszerűen feloldódik (ehhez hidrogél, viszkózus vizes készítmény használható), anélkül, hogy az élő sejteket érintené, hanem az eredeti szövetszerkezetet egy adott helyzetben hagyná. Ebben az esetben a probléma a létrehozott szerkezet szilárdsága és integritása.

Az Organovo tudósai olyan apró májdarabok létrehozásával kísérleteznek, amelyek „építőkövként” szolgálnak. A cég 3D nyomtatói már képesek blokkokat egymásra rakni, így az élő sejtek együtt növekedhetnek. A páciens őssejtjei olyan anyagot biztosíthatnak egy szerv 3D-s nyomtatásához, amelyet a szervezet nem utasít el.

Meglévő problémák

A teljes méretű működő szervek nyomtatásának képessége attól függ, hogy a tudósok képesek-e teljes értékű ereket létrehozni. Az erek tápanyagokban és oxigénben gazdag vérrel látják el a szerveket, ami megőrzi a szövetek egészségét. Eddig egyetlen laboratórium sem tudott 3D nyomtatott szerveket létrehozni erek hálózatával.

Az Organovo 1 mm-es vagy nagyobb átmérőjű erek 3D nyomtatásával kísérletezik. Képesek voltak olyan szöveteket építeni, amelyekben akár 50 mikron átmérőjű erek is voltak. Ez elegendő egy milliméter vastag szervtöredék megtámasztásához.

Még a legjobb 3D nyomtatók sem képesek a legkisebb léptékű rendszereket létrehozni erek és szervek építésére. Sok kutató úgy véli, hogy a megoldás az élő sejtek önszerveződési tendenciájának tanulmányozásában rejlik. Ez lehetővé teszi a szövetek több tíz vagy száz mikronos kinyomtatását, majd a sejtek önállóan fejlődnek és megfelelően szerveződnek.

A bionyomtatás kilátásai

Tehát mi az a bioprinting? Ez egy olyan iparág, amely életek millióit mentheti meg a jövőben egyedi implantátumok és szervek létrehozásával. A kutatók szerint ez 10-15 év múlva fog megtörténni.

Jelenleg a szív, a máj és a vesék apró töredékei készülnek. Mindenféle gyógyszer vagy betegségek, mérgek szövetekre gyakorolt ​​hatásának tesztelésére használják.

Egykor sci-fi volt, de ma már tudományos tény – az emberi szervek 3D-s nyomtatását használják az orvostudományban.

Első pillantásra maga az ötlet, hogy 3D-s nyomtatással "rendelésre" gyártsanak szerveket, egy sci-fi film cselekményének tűnik. Azonban egy olyan technika, amely képes élő emberi szöveteket létrehozni, létfontosságú szerveket helyettesíteni, és gyorsan begyógyítani a nyílt sebeket, sokkal reálisabb, mint gondolnád.

A 3D nyomtatott szerveket már használják oktatási segédletek hogy a leendő sebészek tökéletesítsék készségeiket, mielőtt valós vészhelyzetekkel szembesülnének. A 3D nyomtatott csontpótlásokat is sikeresen átültetik, de az élőszövet-nyomtatás lesz következő lépés ennek az innovatív technológiának a fejlesztésében.

Folyamat

A többi 3D nyomtatáshoz hasonlóan az objektumokat rétegről rétegre nyomtatják, de a PLA vagy az ABS 3D technológiával ellentétben élő sejteket használnak élő szövetek létrehozására, amelyek gélszerű masszában vannak. Ezt követően a sejtek növekednek és fejlődnek, élő szövetekké, csontokká, sőt egész szervekké alakulnak. Valóban óriási az ígéret, hogy mire képes ez a technológia az emberiségért. A világon akut hiány van donorszervekből, erre a problémára a 3D bionyomtatás jelenthet megoldást.

Korai fejlesztések

Bár a 3D bionyomtatási technológia még nem áll készen a kereskedelmi használatra, alkalmazása már most elképesztő eredményeket hoz.

A RepRap 3D nyomtató segítségével a Pennsylvaniai Egyetem biomérnökeinek egy csoportja működő vérereket hozott létre. A biomérnökök szerte a világon magabiztosan haladnak afelé, hogy egy beteg sejtjéből is lehet majd szerveket nyomtatni, de ezen a tüskés és nehéz úton még mindig van elég nehézség és probléma, amit le kell küzdeni. A biomérnökök előtt álló kulcsprobléma egy olyan érrendszer létrehozása, amely biztosítaná a tápanyagok cseréjét és eltávolíthatja a salakanyagokat a szövet belső sejtjeiből. Mivel nincs mód ilyen erek létrehozására, a belső sejtek gyorsan megfulladnak és elhalnak. A pennsylvaniai csapat azonban meglepő megoldással állt elő a problémára.

A Pennsylvaniai Egyetem biomérnökei a RepRap nevű 3D-s nyomtató segítségével próbálták megoldani ezt a problémát a cukorérhálózat kinyomtatására. Miután egy speciális érhálózatot bevezetnek egy sejtcsoportba, a cukor egyszerűen feloldódik, míg a működő érhálózat megmarad.

Jordan Miller biomérnök tudós azt mondja, hogy az ötletet egy kiállítás meglátogatása során kapta. "Először jutott eszembe ilyen gondolat, amikor a Body Worlds (Body World) kiállításon jártam, ahol a szív- és érrendszer szerveinek egyedi plasztikus formáit, öntvényeit láthatják."

Amikor a cukor megkeményedik, gélszerű masszát adnak a formába májsejtekkel. Ez a gél bevonja és beborítja az ereket. Miután a gél megszilárdult, kivehető a formából. A cukorforma addig marad benne, amíg a gélt vízzel lemossuk, a cukor teljesen fel nem oldódik. A folyékony cukor ugyanazokon az ereken áramlik át, amelyek a segítségével jöttek létre, miközben a sejtek nem károsodnak.

"A sejtekkel való munka szempontjából ez az új technológia egyszerűvé és könnyűvé teszi a szövetképzést" - mondja Christopher Chen, a Biomérnöki Kar innovációs professzora.

Áttörés

Anthony Atala sebész, a Wake Forest Institute for Regenerative Medicine igazgatója csapatával jelentős lépést tett előre a 3D szervnyomtatás terén. Élő sejteket használva az Atala a vesék 3D-s nyomtatásán dolgozik átültetés céljából. Bár még csak a kezdeti szakaszban jár, Atal csapata már jelentős előrelépést tett a transzplantáció egyik legnagyobb problémájának – a donorvese világszerte fennálló hiányának – megoldásában.

Több mint 10 évvel ezelőtt Atala sikeresen átültetett egy mesterséges hólyagot páciensébe, Luke Massellába, így ő mindenkinél jobban tudja, hogy ez a technológia mennyire megváltoztatja az életét.

Anthony Atala azt kérdezi: „Tenyészthetünk-e szerveket ahelyett, hogy átültetnénk őket?” A Wake Forest Institute for Regenerative Medicine laboratóriuma éppen ezt teszi, és több mint 30 szövetet és egész szervet hoz létre.

Gyakorlati használat

A 3D nyomtatás a szervátültetés mellett az orvostudomány különböző területein is alkalmazható. Ez nemcsak a donorszervek előállítását segíti elő, hanem a betegek jobb gyógyulását és gyógyulását, valamint a már dolgozó szakemberek és hallgatók jobb orvosi képzését is. Néhány gyakorlati példák ahol ezek a technológiák alkalmazhatók:

1. Szervek

A 3D nyomtatott szervek legkézenfekvőbb felhasználási módja a transzplantáció. Nem lehet túlbecsülni azt a képességet, hogy közvetlenül a páciens saját sejtjeiből új szerveket hozzanak létre. Ez évente több tízezer életet menthet meg.

2. Csontváz alátámasztás

Az összetett és részletes objektumok készítése a 3D nyomtatás egyik erőssége, ezért a 3D nyomtatókat már most is használják biológiailag lebomló struktúrák létrehozására, amelyek támogatják a csontvázat a betegek gyógyulásának és szövetnövekedésének elősegítése és elősegítése érdekében.

3. Csontpótlás

A 3D szkenneléssel kombinálva a 3D nyomtatók csontot, például combcsontot hozhatnak létre, ami ideális azok számára, akiknek új csontra van szükségük. Az egyes betegekre szabott csontpótlások létrehozása nagymértékben csökkenti a páciens kellemetlen érzéseit, és javítja a transzplantáció utáni mobilitást.

4. Műveletek gyakorlása

Amikor orvoshoz látogat, tudnia kell, hogy szakértő kezekben van. Senki sem akarja, hogy ez az orvos először megoperálja. A 3D nyomtatott szervekkel a leendő sebészek több tucat vagy akár több száz műtétet hajthatnak végre, mielőtt ugyanazt a műtétet egy valós személyen hajtanák végre. Az a képesség, hogy a sebészek jobb gyakorlatot szerezzenek, azt jelenti, hogy a műtét kevesebb időt vesz igénybe, és ennek eredményeként gyorsabb a felépülés.

5. Orvosi drogteszt

Senki sem szereti a kábítószer-tesztek gondolatát, akár állatokon, akár embereken. De ugyanakkor mindannyian tudni akarjuk, hogy gyógyszereink teszteltek és biztonságosak. A nyomtatott szerveken és szöveteken a 3D bionyomtatás elterjedésével ellenőrizhető lenne, hogy egy adott fejlesztés alatt álló gyógyszer milyen mellékhatásokat vagy negatív reakciókat okoz. Ha egy gyógyszer mellékhatásának leírását látja egy palackon vagy gyógyszeres zacskón, az azt jelenti, hogy valaki már tapasztalta ezt a mellékhatást a gyógyszer tesztelése és tanulmányozása során. A 3D nyomtatással örökre elfelejtjük a gyógyszerek embereken és állatokon történő tesztelését. Ez is hozzájárul az orvostudomány folyamatos fejlődéséhez.

Vezető kutatók

A 3D nyomtatott orgonák egyik fő fejlesztője a San Diego-i Organovo. A honlapjukon ez áll:

"Az Organovonál teljesen működőképes emberi szöveteket tervezünk és készítünk saját 3D bionyomtatási technológiáink segítségével. Célunk, hogy élő emberi szöveteket hozzunk létre, amelyek úgy működnek, mint a természetes emberi szövetek. Az emberi biológiához szorosan illeszkedő 3D szövetekkel lehetővé tesszük a felhasználást. innovatív kezelési módszerek:

Biofarmakon cégekkel és orvostudományi központokkal együttműködve betegségek modellezési és toxikológiai tanulmányok céljára tervezett szöveteket tervezünk, építünk és tesztelünk.

Olyat adunk a kutatóknak, amivel korábban még soha: azt a képességet, hogy a gyógyszereket funkcionális emberi szöveteken teszteljék, mielőtt a szert befecskendeznék egy élő emberbe; ez segít áthidalni a preklinikai és klinikai vizsgálatok közötti szakadékot.

Funkcionális, háromdimenziós szöveteket hozunk létre, amelyek beültethetők az emberi testbe, hogy meggyógyítsák vagy pótolják a sérült vagy beteg szöveteket."

A céget nemrég jegyezték be a New York-i tőzsdére. Az Organovo már bizonyította ennek a nagyon új tevékenységi területnek a kereskedelmi értékét, amely a jövőben biztosan növekedni és fejlődni fog.

Bár a személyi 3D nyomtatók sem maradnak el mögöttük, és a szakértők szerint drámaian befolyásolhatják az orvostudomány területét.

Üzleti blog