Живые человеческие органы, напечатанные на 3D-принтере. Органы 3d на принтере
Человеческие органы «печатающиеся» на 3D-принтере уже сегодня
В медицине это достижение прогресса стало новым этапом, и совсем скоро грядут большие перемены в сфере протезирования, да и лечения заболеваний человеческих органов в целом.
На 3D-принтерах с 2012 года возможно распечатать протезы и импланты опорно-двигательного аппарата человека. Позвонки и межпозвоночные диски из пластика и резины уже сейчас довольно хорошо освоены и постепенно осваивается более сложный уровень — печать человеческих органов и частей тела на клеточном уровне. В клиниках США, Европы и Японии, которые впереди планеты всей по научным исследованиям в медицине, прямо сейчас экспериментируют со стволовыми клетками, дабы создавать такие части тела, которые бы стопроцентно вживлялись в человеческое тело.
Чтобы вы лучше представили себе размах прогресса, можно привести данные Oxford Performance Materials, которые говорят о 450 тысячах пациентов по всему миру и инвестициях на 2 млрд. долл. Вызывает сомнение использование стволовых клеток и собственных клеток человека, однако именно такой материал полностью исключит риск отторжения. Стволовые клетки не единственный ресурс для 3D-принтера, ученые уже работают над комбинацией пластиковых волокон и живых клеток, без которой немыслимо создание по-настоящему сложных органов. Согласитесь, одно дело распечатать протез кости, а другое — части печени или сердца.
Пока полностью такие сложные органы сделать не могут, а вот, к примеру, напечатанную кожу уже вовсю используют для пересадки в ожоговом центре США. Меценаты и просто бизнесмены по всему миру вкладываются в медицинскую 3D — печать, по данным исследования Grand View Research, к 2020 году объем рынка 3D-печати будет больше миллиарда долларов, сами принтеры будут стремительно дешеветь, а там рукой подать до выпуска массовых, домашних моделей.
Какие же успехи медицина может предоставить нам на текущий момент?
Череп
В марте прошлого года хирурги заменили 75% черепа человека на пластиковый протез. Отдельные кости, вроде челюстных, «вмонтировались» в голову человека и раньше, однако таких масштабов замены еще никто не производил, тем более одноэтапно и с помощью 3D — принтера.
Позвоночник
Как уже написано выше, замена позвонков и межпозвоночных дисков дело почти освоенное, однако совсем недавно китайцы осуществили новый прорыв и сделали заменили 12-летнему мальчику позвонок с опухолью спинного мозга. Материал сделали пористым, поэтому постоянно менять позвонок не придется — он просто обрастет новой костной тканью и станет неотъемлемой частью тела.
Ухо
Бионическое ухо было создано из клеток теленка, полимерного геля и наночастиц серебра. В результате медики Принстонского университета создали настоящее «ухо будущего», которое способно воспринимать радиоволны, не улавливаемые обычным человеческим ухом. По словам ученых, они вполне могут освоить «подключение» такого уха к нейронам головного мозга, чтобы он мог воспринимать услышанное.
Зародыш
Не совсем живой орган, однако, японская компания «Fasotec» при помощи магнитно-резонансного томографа печатают в прозрачном кубе, имитирующем утробу матери, точную копию вашего будущего ребенка. Выглядит одновременно и фантастично и пугающе, но пока этот насквозь коммерческий проект нравится медикам, ведь с его помощью можно будет наблюдать за правильным развитием плода, практически держа модель ребенка в руках.
Руки
Когда уроженцу Южной Африки Ричарду Ван Есу отрубило пальцы правой руки в столярной мастерской, он нашел Айвана Оуэна из Вашингтона, который создал прототипы механических рук. Вместе они основали компанию Good Enough Tech, разработали Robohands, и освоили печать «роборук» на 3D-принтере, существенно удешевив конечную стоимость продукта. Заручившись поддержкой компании Makerbot которая одолжила им и принтеры и ресурсы для печати, эти два энтузиаста помогли уже более чем 200 людям по всему миру.
Печень
Полный орган напечатать пока не удается, ввиду его сложности, однако уже в сейчас освоена печать ткани печени из гепатоцитов, звездчатых клеток и клеток эпителия. Успех этот датирован 2013 годом, так что вполне возможен научный прорыв до «распечатки» целой печени уже в ближайшее время.
Нос
Корейские врачи и исследователи успешно восстановили искусственный нос, сделанный на 3D принтере шестилетнему мальчику. Нерха, мальчик из Монголии, родился без носа и ноздрей, что крайне редко встречается. Младенцы, родившиеся без носа, могут дышать должным образом, и большинство из них умирает в течение 12 месяцев. Врачи из Сеула, куда родители привезли мальчика, создали структуру поддержки для дыхательных путей, используя технологию 3д печати. В серии операций врачи восстановили нос Нерхи. Ноздри пациента были созданы с помощью его же костной ткани. Теперь он может нормально дышать и выглядит гораздо лучше.
«Печать» человеческих органов на 3D-принтере
Жизнеспособные органы напечатали на 3-D принтере
Уменьшенная копия человеческого уха из биогеля
Wake Forest Institute for Regenerative Medicine
Ученые из медицинской школы Уэйк-Форест представили биопринтер, который печатает из живых клеток человеческие ткани, способные сохранять свою форму и приживаться в организме. В перспективе, напечатанные на биопринтере ткани и органы могут заменить искусственные протезы. Работа исследователей опубликована в журнале Nature.
Для создания органов и тканей принтер использует специальный гидрогель и пластиковый биоразлагаемый материал. Гидрогель представляет собой комбинацию из желатина, фибриногена, гиалуроновой кислоты и глицерина с достаточно высокой концентрацией живых клеток. Сначала принтер осторожно слой за слоем создает из него трехмерные объекты, а затем покрывает их внешней оболочкой из разлагаемого полимера. Эта оболочка помогает держать органам и тканям форму.
После того, как ткани пересаживают в организм, полимерная оболочка постепенно разлагается. В то же время клетки начинают самостоятельно выделять матрикс, который обеспечивает механическую поддержку клеток, и, в конечном итоге, необходимость во вспомогательном материале отпадает. Весь объем искусственной ткани пронизывает сеть микроканалов, по которым к клеткам поступают кислород и питательные вещества.
На данный момент ученые создали гелевый аналог кости свода черепа крысы на основе стволовых клеток человека из амниотической жидкости, уменьшенные копии человеческого уха из хондроцитов кролика и несколько «мышц» с использованием мышиного миобласта C2C12. Все образцы исследователи проверили в лабораторных и в естественных условиях, вживив их под кожу крыс и мышей.
Результаты, по мнению ученых, оказались многообещающими. Ушные раковины, подсаженные мышам, спустя два месяца сохранили форму, а также в них на 20 процентов увеличилось содержание гликозоаминогликанов, которые входят в состав клеточного матрикса. Мышечная ткань, вытянутая вдоль опорной конструкции, спустя две недели также сохранила свои механические характеристики. Малоберцовый нерв, вживленный в имплант, также сохранил свою целостность и в ткани наблюдались нервные контакты с α-BTX+ внутри импланта. В гелевом аналоге кости свода черепа у крыс спустя пять месяцев сформировалась васкуляризированная костная ткань.
По словам авторов, теперь необходимо выяснить, насколько безопасны напечатанные на биопринтере импланты для людей. Скорее всего, сначала будут тестироваться хрящевые структуры, то есть ушные раковины, так как в отличие от мышц и костей, хрящу не требуется обширная система кровеносных сосудов.
Идея 3-D печати органов, в целом, не нова. Ученые активно работают над этой технологией, так как она не только позволит создавать биоимпланты для пересадки людям, но и, например, проводить клинические испытания лекарств на отдельных органах и тканях. Так, компания Organavo на данный момент занимается трехмерной печатью почечных тканей для испытаний лекарств.
Кристина Уласович
nplus1.ru
3d печать органов человека, биопринтер для печати человеческих органов — 3dprofy
3D-принтеры сегодня используются во многих сферах нашей жизни, позволяя создавать различные декоративные элементы для интерьера, протезы для органов человека, дизайнерские украшения или даже шоколад. Но наука не стоит на месте, и сегодня уже планируется 3D-печать органов из биологического материала. Это самый настоящий революционный прорыв, поскольку донорские органы – большой дефицит.
Особенности печати органов на 3д-принтере
Создание функционирующих органов человека посредством 3D-печати позволило бы решить самую главную проблему – нехватку этих самых органов, чтобы спасти миллионы пациентов по всему миру. Идея о выращивании человеческих органов возникла еще в прошлом веке, но до момента появления биопечати воплотить их в реальность не представлялось возможным. В Институте регенеративной медицины первыми стали создавать синтетические строительные блоки для выращивания мочевого пузыря человека на основе 3D-печати. Однако первая печать появилась только в 2000-е годы.
Первый 3D-принтер для биопечати: Organovo
Компания Organovo в 2010 году первой запустила печать человеческих органов. Сегодня специалисты компании активно занимаются попытками создать образцы печени, но их пока нельзя использовать для трансплантации. 3д печать органов по степени сложности превышает обычные устройства для трехмерной печати, однако общих черт у этих двух процессов немало:
- Применяются картриджи и печатающие головки,
- Вместо чернил используется биоматериал,
- Формирование органа ведется послойно на специальной рабочей поверхности.
Однако перед печатью каждая деталь проходит ряд проверок. Для начала сам пациент проходит процедуры КТ- сканирования и МРТ. Полученные результаты обрабатываются посредством компьютера, после чего создается макет – именно он используется в принтере, чтобы определить места и способы нанесения клеток. Биологические принтеры работают на основе человеческих клеток того органа, синтез которого проводится, или на основе стволовых клеток. Цельная структура органа получается благодаря специальному скрепляющему веществу, которое имеется в картридже.
Сразу после завершения печати созданный орган помещается в специальные условия в инкубаторе – это необходимо для того, чтобы клетки начали деление и синхронизацию в совместной работе.
В чем проблемы?
Биопринтер для печати человеческих органов Organovo – это современное устройство, за которым большое будущее. Однако имеется ряд проблем, связанных с этим нелегким и трудоемким процессом:
- Дефицит материала, который можно было бы использовать для производства человеческих органов.
- Сложность и в прорастании клеток вне тела человека: наши органы устроены очень сложно, поэтому наладить работу искусственного органа очень трудно.
- Ограниченность технических возможностей. Во-первых, не хватает качественного и мощного оборудования, позволяющего создавать максимально приближенные к натуральным человеческие органы. Во-вторых, очень трудно заставить клетки работать слаженно, поскольку требуется производство еще и кровеносных сосудов – именно они способствуют правильному функционированию органов. Кстати, первые шаблоны кровеносных сосудов уже были произведены в университете Бригама Янга. Для их создания использовался линейный полисахарид агарозы.
Особенности работы биологического 3D-принтера
Печать органов – процесс непростой, поэтому и само устройство имеет ряд особенностей. Биопринтер хорош тем, что он работает без использования поддерживающей основы. Organovo работает на основе стволовых клеток, которые получают из костного мозга. Именно эти клетки формируются в маленькие капельки диаметров от 100 до 500 микрон, которые хорошо держат форму и позволяют вести качественную печать. Суть этого процесса в следующем: первой печатающей головкой выкладываются капельки с клетками в нужной последовательности, а вторая распыляет поддерживающее основание. В этом качестве используется гидрогель на основе сахарной пудры, который не вступает во взаимодействие с клетками. После завершения печати полученная структура оставляется на пару дней, чтобы произошло сцепление капель друг с другом.
Печать органов на 3d принтере возможна с применением других материалов и поддерживающих основ. Например, клетки печени можно нанести на заранее подготовленное основание в виде этого органа.
Какие перспективы?
3D-технологии печати сегодня очень популярны, в том числе и в сфере создания человеческих органов. Однако пока печать органов на принтере имеет ряд проблем. Допустим, созданная компанией Organovo печень была полностью идентична человеческой, выполняла все ее функции, однако синтезированный орган смог просуществовать около 40 дней. Не так давно были созданы посредством 3D-печати клапаны сердца, вены, а вот печать полноценного сердца пока невозможна. Сегодня все больше разговоров о создании 3D-почек, которые можно было бы трансплантировать человеку.
Ученые Organovo считают, что создавать органы можно и без поддерживающей структуры, поскольку живые клетки могут самоорганизоваться. При этом они отмечают, что 3D-печать органов имеет четыре уровня сложности:
- Самые простые для печати – плоские структуры из одного вида клеток, например, кожа.
- Вторые по степени сложности – трубчатые структуры, например, кровеносные сосуды.
- На третьем уровне сложности полые органы (мочевой пузырь или желудок).
- И самые сложные для печати органы – печень, почки и сердце.
Кроме того, технология 3D-печати органов может применяться и в других сферах. Например, посредством 3D-сканирования можно создавать кости, чтобы вернуть человеку возможность подвижного образа жизни. Биологический принтер позволяет создать структуры, поддерживающие скелет: это способствует быстрому излечению пациентов. На созданных посредством 3D-печати органах можно тестировать лекарства, чтобы выявить их побочные эффекты.
3dprofy.ru
Какие органы печатают на 3D принтерах. Какие из них уже пересаживают, и что делают с остальными. А какой искусственный орган пересадят российские ученые в следующем году?. Интернет журнал о новых технологиях
Какие органы печатают на 3D принтерах. Какие из них уже пересаживают, и что делают с остальными. А какой искусственный орган пересадят российские ученые в следующем году?
Теги: Наука , Медицина
Какие органы печатают на 3D принтерах; какие из них уже пересаживаются человеку, а какие разработали ученые из Сколково? В этой статье вы увидите фотографии напечатанных на 3D био-принтерах органы, а также узнаете о них подробнее.
Напечатанная 3D печень
Эта 3D печень напечатана компанией Organovo. На данный момент ткани слишком слабо развиты, чтобы использовать такую печень для трансплантации, поэтому печень "живет" в научно-исследовательских лабораториях. Продолжительность жизни такой печени - около шести недель. Это дает возможность ученым экспериментировать с препаратами и измерять разные процессы воздействия на печень. И хотя пересадить 3D печень нельзя, она помогает создавать лекарства значительно быстрее.
Напечатанный 3D позвонок
В Пекинском университете напечатали позвонок, который подходит для замены обычного и превосходит титан по прочности. Новый материал функционирует и используется в хирургии. Он позволяет пациентам восстанавливаться после операции значительно быстрее. Позвонок полый в центре, что позволяет нервам легко проходить через позвоночник.
Напечатанный 3D мозг
Доктор Джозеф Мэдсен не беспокоится о проведении гемисферэктомии, потому что сначала проводит аналогичную операцию на напечатанной версии мозга своего пациента. Уровень точности печати настолько высок, что мягкий пластик реплики дал Мэдсену возможность идеальной практики.
Напечатанное 3D сердце
Врачи со всего мира приступили к работе по разработке искусственных сердец. Прежде всего потому, что человечество много курит, ест нездоровую пищу и совершает другие действия, которые ведут к необходимости замены сердца еще в относительно юном возрасте. Ученые придумали использовать компьютерную томографию, которая позволяет получить полную картину органа, который затем им нужно распечатать с помощью специально разработанных материалов. Более того, врачи могут провести операцию дважды - один раз за день до операции на копии сердца, а затем на самом пациенте, что позволит сократить время и избавиться от ошибок. Сердца печатают, но их еще не пересаживают. На них практикуются.
А какой орган, напечатанный на биопринтере, планируют пересадить ученые из Сколково в следующем году?
Первый живой орган, созданный с использованием 3D биопринтера в России, будет пересажен в следующем году. Это будет щитовидная железа. Дальше ученые из Сколково планируют пересадить напечатанную почку в 2018 году.
posterspb.ru
3D биопринтеры. Распечатка тканей и органов
При тяжелых травмах позвоночника происходит разрыв нервной ткани, в результате чего человек остается парализован. Теоретически можно в место разрыва внедрить клетки-предшественники нейронов, чтобы они заново образовали нервные связи. Однако, пока не придумали способа удержать эти клетки в нужном месте живыми в течении достаточного количества времени. Команда ученых из Миннесотского университета (США) под руководством Энн Парр впервые смогли распечатать гелевую структуру с нейроклетками таким образом, что выжило примерно 75% клеток. Перед использованием технологии на людях ее еще нужно протестировать на животных. Не исключено, что подобная трансплантация не сможет полностью исцелить людей с серьезными повреждениями спинного мозга, но даже частичное восстановление его функций существенно улучшит качество жизни пациентов.
2017. Шведские ученые научились распечатывать биосовместимые хрящи
На сегодняшний день, чтобы восстановить поврежденный нос, ухо или хрящ сустава, пациенту имплантируют силиконовые протезы, что часто вызывает иммунные реакции и болевые ощущения. А что если создать гель из собственных хрящевых клеток пациента и распечатывать из него живые хрящи на 3D-биопринтере? Так и поступили шведские ученые из Сальгренской Академии. Распечатанные хрящи они имплантировали в мышку и через некоторое время в них проросли кровеносные сосуды, а хрящевые клетки стали размножаться и занимать больше объема распечатанной структуры.
Пересадка кожи требуется при ожогах, различных патологиях, после операций. Обычно для восстановления кожи используются аутогенные трансплантаты, когда участок кожи берут у самого реципиента. Но при большой площади ожогов трансплантация затруднительна. Недавно мы рассказывали, как выращивают клетки кожи и даже кусочки кожи в лаборатории. Но опять же, как получить участок кожи достаточно большой площади? Испанская компания BioDan Group в сотрудничестве с местными НИИ разработала технологию печати кожи на 3D-биопринтере. В четырёх картриджах принтера – плазма крови, фибробласты, хлорид кальция и кератиноциты. В результате получается матрица слоёв на основе гидрогеля, поддерживающий живые клетки. После определённого времени созревания в лаборатории эта напечатанная ткань может быть пересажена в организм человека (пока пересаживали такую кожу только мышам).
2016. В Израиле создают высокоскоростной и высокоточный 3D-биопринтер
Израильская компания Nano Dimension прославилась в мире 3D-печати благодаря новаторской технологи изготовления сложных электронных печатных плат. На днях она заключила соглашение с израильской биотехнической фирмой Accellta (которая создает технологии выращивания стволовых клеток) с целью проведения лабораторных испытаний 3D-биопринтера для изготовления стволовых клеток. Технология 3D-печати живыми клетками – обещает невероятные возможности. Однако чтобы до конца раскрыть ее потенциал, необходимо повысить скорость и разрешение печати, жизнеспособность и управляемость клеток, доступность самой технологии, а также подумать об открытии новых технологий печати биочернилами. Сочетая высокоскоростную и высокоточную технологию распыления и технологию производства стволовых клеток компании хотят поднять качество и скорость печати до немыслимых прежде пределов.
2016. В США создали технологию выращивания человеческих костей и мышц
Биоинженеры из Института регенеративной медицины в Уэйк-Форесте (США) разработали необычную технологию трехмерной печати, которая позволяет создавать полноценные копии отдельных костей, мышц и хрящей из стволовых клеток. До сих пор ученым удавалось распечатывать только очень тонкие слои живой ткани (до 200 мкм) - иначе ткань начинала гибнуть, так как питательные вещества и кислород не могут проникнуть на такую глубину без наличия кровеносных сосудов. В данном случае биоинженеры использовали особый полимер, позволявший укладывать клетки слоями и при этом сохранять небольшой просвет между ними. А после печати, ученые помещают органоид в организм мыши, где он постепенно "зарастает" кровеносными сосудами, а полимер постепенно разлагается, уступая им место. В конечном итоге на месте заготовки возникает полноценный орган, обладающий нужной трехмерной формой и всеми необходимыми видами ткани.
2015. Видео: биопринтер распечатывает кровеносные сосуды, а капиляры растут сами
Почему медики до сих пор не могут распечатывать органы для замены (трансплантации) на 3D-биопринтере? Главная проблема в том, что они пока не научились распечатывать кровеносные сосуды. А без кровеносных сосудов орган долго не проживет. Но похоже, в этом направлении появился прогресс. Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории разработали новый метод 3D-печати кровеносных сосудов, которые через некоторое время самостоятельно обрастают сетью капилляров. При печати используются живые клетки и биочернила с питательными веществами, способствующие самостоятельному развитию клеточных структур.При этом капилляры, образовавшиеся в такой системе, вполне работоспособны и могут снабжать окружающие ткани питательными веществами.
2015. Сердце, напечатанное на 3D-принтере спасло жизнь 4-летней девочки
Нет, пока врачи пока еще не научились распечатывать на 3D-принтере полноценное сердце, которое можно имплантировать человеку вместо его собственного. Однако, распечатанные на 3D-принтере органы уже реально спасают жизни. Как в случае с этой 4-летней девочкой Мией. Она страдала редкой патологией сердца, которая приводила к большим проблемам с дыханием, и ей требовалась сложнейшая операция на открытом сердце с коррекцией аорты. И эта операция стала возможной только благодаря тому, что хирург получил в свое распоряжение точную модель сердца девочки, созданную по результатам МРТ и КТ-сканирования и распечатанную на принтере. Получив в свое распоряжение орган-прототип хирурги сердечно-сосудистого центра Никлауса в Майами получили возможность отработать технику оперативного вмешательства и отыскать оптимальный вариант.
2015. Ученые научились распечатывать нервы на биопринтере
Обычно, когда требуется восстановить нерв в поврежденной ткани, хирурги вырезают нервные волокна из другой части тела и пересаживают их. Разумеется, такая операция связана с риском нарушений уже в том месте, где нервы вырезали. Намного удобнее бы была возможность заменять поврежденную ткань идентичным экземпляром, распечатанным на 3D биопринтере. На сегодняшний день - это не чудо, а уже коммерческая технология. Однако, распечатывать ткань с кровеносными сосудами и нервами медики пока еще не научились. Первые шаги в этом направлении сделала команда из Университета Миннесоты. Они распечатывают необходимый образец ткани и в специально оставленные желобки добавляют нервные клетки и питательные вещества для роста нервной ткани.
2014. Видео: Эндопротезирование тазобедренного сустава, распечатанного на 3D-принтере
Британские хирурги впервые напечатали тазобедренный сустав для эндопротезирования на 3D-принтере и использовали стволовые клетки пациентки, чтобы зафиксировать его на месте. Имплантат для 71-летней пациентки больницы при Саутгемптонском университете был напечатан на основе 3D-файлов, изготовленных по подробным КТ-сканам. В качестве материала использовался титановый порошок, тонкие слои которого спекались под воздействием лазерного луча. А в качестве "клея", который позволит надежно зафиксировать имплантат на месте использовался материал из стволовых клеток пациентки. Хирурги уверены, что технология трехмерной печати может кардинально изменить ход проведения сложных ортопедических операций. Однако, как и другие инновационные технологии, сейчас она далеко не всем по карману. 3D-печатный имплантат и операция обошлись пациентке в 12000 фунтов.
2014. Видео: Робот-хирург оперирует искусственную печень, распечатанную на 3D принтере
Вот такая вот комбинация высоких медицинских технологий. Правда, пока это все - тренировочные маневры. Дело в том, что на сегодняшний день медики не могут сделать полноценно-живую искусственную печень для трансплантации. Основная проблема - в распечатке системы кровеносных сосудов. Зато напечатанные в лаборатории экземпляры печени отлично подходят для тренировки операций с использованием Робота да Винчи. Ниже вы найдете еще одно интересное видео, которое показывает, с какой точностью Робот да Винчи может выполнять операции:
2014. Доктор: распечатать на биопринтере сердце - проще всего
Множество исследовательских проектов по всему миру сейчас трудятся над возможностью распечатки человеческих органов и тканей для их последующей трансплантации. Они уже научились создавать искусственные кости, сосуды и дыхательные пути. Мы также видели попытки распечатать почку, печень и даже мозг. Но оказывается, легче всего - распечатать сердце. Так утверждает доктор Стюарт Уильямс из американского университета University of Louisville. Потому что (говорит он) сердце состоит из очень малого количества разновидностей клеток и потому, что у них всего лишь одна функция - реализовать сокращение сердечной мышцы. Клетки для клонирования сердца можно взять из жировой ткани самого пациента. Ученый уверен, что первое искусственное сердце, распечатанное на 3D-биопринтере будет готово менее чем через 10 лет.
2014. Пациентке установили искусственный череп, распечатанный на 3D-принтере
У 22-летней пациентки Университетского медицинского центра Утрехта (это в Нидерландах) было редкое заболевание черепа - он рос вовнутрь и давил на мозг, что вызывало нарушение зрения и головные боли. И серьёзные повреждения мозга или смерть были бы неизбежны в ближайшем будущем, если б врачи не придумали заменить верхнюю часть черепа на искусственную, распечатанную на 3D-принтере. Имплантат изготовлен по индивидуальному заказу из прочного пластика, название которого не называется. После операции к пациентке вернулось зрение, она не проявляет никаких симптомов болезни и полностью работоспособна.
2013. Ручка-биопринтер позволяет хирургу печатать ткани прямо во время операции
Уже, наверное, никто не сомневается, что 3D-биопринтеры скоро станут неотъемлемой частью медицины и будут использовать для создания искусственных органов и тканей. Но до сих пор речь шла об использовании больших биопринтеров в лабораториях. А вот австралийские ученые из университета Вуллонгонг подумали, почему бы не сделать портативный биопринтер, с помощью которого можно формировать нужные ткани и прямо на живом человек. И вот результат - BioPen - биопринтер в форме ручки, на которую по трубочкам подаются материалы: стволовые клетки и полимер (который обеспечивает нужную структуру, а потом растворяется через некоторое время). Ультрафиолетовый излучатель на кончике ручки обеспечивает быстрое застывание био-чернил. Использовать BioPen сначала собираются для ортопедических операций по эндопротезированию суставов, в которых нужно восстанавливать поврежденные хрящи и кости.
2013. Искусственная печень Organovo функционирует в течении 40 дней
Американская компания Organovo, которая занимается производством 3D-биопринтеров, научилась распечатывать образцы человеческой печени, которые способны нормально функционировать в течении 40 дней. Почему только 40? Во-первых, это впечатляющий рекорд, с учетом того, что предыдущий рекорд (тоже принадлежащий Organovo) - был всего 5 дней. Во-вторых, пока Organovo печатает органы не для трансплантации, а для испытания лекарств, и 40 дней для этого - вполне достаточно. В третьих, прожить больше искусственная печень пока не может по одной простой причине - в ней нет кровообращения, которое бы питало клетки энергией. Честно говоря, в ней даже нет кровеносных сосудов. Organovo пока только научилась печатать ткани печени (наслаивая живые клетки друг на друга), но вот кровеносные сосуды, капилляры, они пока печатать не могут. Тем не менее, специалисты стараются преодолеть и эту проблему, так что надежда на скорое решение есть.
2013. Китайцы распечатали живую почку на 3D-биопринтере
Сейчас в мире миллионы пациентов ожидают трансплантацию органов. 90% из них ожидают почку. Причем, большинство не дождется. Даже те, кто готов заплатить за трансплантацию почки десятки тысяч долларов. Просто донорских почек - мало. Поэтому, будьте уверены: скоро бизнесмены заставят медиков научиться выращивать искусственные почки в лаборатории. Исследователи китайского университета Huazhong University of Science and Technology говорят, что им удалось создать искусственную почку с помощью 3D-биопринтера. Причем, эта почка может выполнять свойственные ей функции - фильтрацию токсинов и мочеобразование. Единственное, их почки получились меньше размером, наверное китайцы где-то ошиблись, программируя 3D-биопринтер. Материалом для почки послужил питательный гидрогель с настоящими живыми клетками почек, размноженными в лаборатории. Конечно, пока это опытные образцы, но ученые уверены, что коммерческая эксплуатация уже не за горами.
2013. Как изготовить искусственную руку в домашних условиях
В эфире очередной выпуск программы "Очумелые ручки" с Андреем Бахметьевым. Сегодня поговорим, собственно, о ручках. Не каждый человек может похвастаться наличием двух полноценных рук. Но есть хорошая новость. Чтобы изготовить протез руки (которым можно управлять как обычной рукой), не обязательно быть американским военным агентством DAPRA. Сегодня мы покажем, как изготовить искусственную руку у себя дома. Для этого нам понадобится обычный 3D-принтер, который можно купить например, в MakerBot, и материалы (пластиковая нить) на сумму $5. Программу для 3D-принтера можно закачать бесплатно здесь. Так, нажимаем на кнопочку... собираем детали ... и вот у нас получилась отличная искусственная рука (смотрите видео ниже). Спасибо Ивану Оуэну и Ричарду Ван Эсу, которые прислали нам это изобретение.
2013. Ребенку имплантировали дыхательную трубку, распечатанную на 3D биопринтере
Недавно мы рассказывали, как 2-х летней девочке имплантировали искусственную трахею, созданную из стволовых клеток. Сегодняшний случай - менее потрясающий в плане технологий, но зато к нему сняли очень милое видео. У 5-месячного американского мальчика развилась тяжелая болезнь трахеи и бронхов, в результате которой размягчились ткани этих дыхательных путей и ребенок не мог самостоятельно дышать (выдыхать). Врачи из Мичиганского детского госпиталя спроектировали и распечатали на 3D-биопринтере дыхательную трубку, которая надевается на бронхи и служит шиной (поддерживает их тонус). Как только ее установили - легкие мальчика начали работать. Врачи говорят, что как раз через пару лет, когда трахея и бронхи мальчика начнут менять форму - материал искусственной трубки растворится в организме и дыхательная система уже сможет работать самостоятельно.
2012. 3D биопринтеры помагают испытывать новые лекарства
Помните, как создаются лекарства 2.0? Очень долго и дорого. Особенно сложна фаза клинических испытаний. Но с недавних пор появилась технология, которая сможет значительно ускорить этот процесс - 3D биопринтеры. Вы конечно, знаете что такое 3D биопринтеры? Это та самая технология будущего, которая позволит распечатывать любые органы или ткани, чтобы пересадить их пациенту, вместо того, чтоб лечить его больные органы и ткани. Так вот, это уже научная фантастика, а коммерческая технология. Американская компания Organovo вполне успешно продает свои 3D биопринтеры (NovoGen MMX Bioprinter) и зарабатывает миллионы долларов. Нет, пока им никто не разрешил производить органы для практической трансплантации, но нашлись клиенты, готовые платить за эти биопринтеры даже без наличия сертификата от медицинских регулирующих организаций. Это фармацевтические гиганты. Они печатают на биопринтерах различные ткани и органы и тестируют на них свои новые лекарства. ***
2012. Видео: 3D биопринтер распечатывает человеческие органы
Лоуренс Бонассар, профессор отделения биотехнологий американского университета Cornell University рассказывает и показывает современные технологии 3D-печати человеческих тканей и органов. Его лаборатория специализируется на клонировании хрящей, например, ушных раковин. Процесс начинается с 3D-сканирования человека. Затем создается точная компьютерная модель. Затем создаются чернила - живые чернила из клеток и связующего геля. Затем 3D-биопринтер распечатывает хрящ слой за слоем.
www.livemd.ru
Живые человеческие органы, напечатанные на 3D-принтере
Ученые создали инновационный 3D-биопринтер, способный создавать живую ткань достаточно прочную, чтобы перенести трансплантацию. Для демонстрации ученые напечатали челюстную кость, мускул и хрящевую структуру, а также удивительно точное человеческое ухо.
После 10 лет разработок команда биолога Энтони Аталы представила публике Cистему печати встроенной ткани и органов. После окончания всех анализов эти 3D-бионапечатанные структуры будут использоваться для замены поврежденной, больной или мертвой ткани пациентов. А так как они спроектированы на компьютере, то эти заменители будут в точности соответствовать нуждам каждого отдельного пациента. Детали технологии освещены в статье, напечатанной в журнале Nature Biotechnology.
Биопринтеры работают также как обычные 3D-принтеры, но вместо пластика или металлов используют специальные биоматериалы, которые по характеристикам напоминают функционирующую живую ткань. Но до сих пор пор биопринтеры не могли печатать ткани нужных размеров или прочности. Материалы получались слишком слабые и структурно нестабильные для хирургической трансплантации. Также они не могли печатать кровеносные сосуды, а без них новые клетки не могли получать кислород и питательные вещества.
Новый биопринтер преодолел все эти недостатки. Биоразрушаемый полимерный материал используется для создания формы ткани, а гель на основе воды доставляет клетки в структуру (гель не токсичен по отношению к клеткам) Временная внешняя структура помогает поддерживать форму объекта во время процесса печати. А чтобы справиться с ограничениями по размеру, исследователи внедрили в объект специальные микроканалы, которые позволяют доставлять питательные вещества и кислород ко всем клеткам внутри структуры. «По сути мы воссоздали капилляры с помощью этих микроканалов», —
www.popmech.ru
Печать органов на 3D принтере
Биопечать, или печать внутренних органов организма на специальном 3D принтере, это уже не сюжет для фантастического произведения. Конечно, пока еще мы не можем прийти в аптеку и попросить показать, скажем, распечатанную печень или самостоятельно дома вывести на печать зуб, но факт остается фактом: рядом с нами уже проживают люди, внутри которых успешно функционируют отпечатанные особым методом органы.
Истоки
В 2000 году было случайным образом обнаружено, что размеры человеческой клетки сопоставимы по размерам с каплей, которую испускает обычный струйный принтер. И биоинженеру Томасу Боланду удалось перенастроить настольный принтер Lexmark на печать ДНК. Через три года кропотливых работ данная технология получила патент — и с тех пор работы в данном направлении идут семимильными шагами.
В число успешно не только распечатанных, но и примененных в трансплантации органов сегодня входят клапан сердца, ушная раковина, зубы, сосуды. В 2007 году биопринтинг стал развиваться в коммерческий продукт.
Технологии
Как и в стандартной 3D печати, в биопринтинге разрабатывается несколько методов. Конечно, при этом применяются не бытовые 3D принтеры, а специализированное оборудование, но общие принципы все-таки схожи. Итак, к наиболее перспективным технологиям на сегодняшний день в биопечати относят:
- Каркасный метод. Суть его в том, что берется неорганический поддерживающий каркас, на который наращивается биоматериал — клетка за клеткой;
- Печать гидрогелем. Главное отличие этого метода от предыдущего в том, что желеобразный гидрогель создает тот или иной орган, надлежащий замене внутри человека. При этом сам напечатанный объект не состоит из биоматериала;
- Пациент отдает немного своей жировой ткани, а затем полученные таким образом «родные» клетки складываются в конструкционный элемент, распечатанный на самом настоящем 3D принтере. При этом не требуется никаких каркасов: клетка сама себя удерживает. Однако после печати требуется некоторое время на то, чтобы распечатанный орган «созрел» до полной готовности в специальной среде.
Имеются и другие технологии био 3D печати. Без сомнения, в будущем их количество увеличится.
Преимущества био 3D печати
Все преимущества налицо:
- Прежде всего — в далеком будущем, конечно — человек может стать буквально собранным, как из конструктора. Вместо поврежденного органа или части тела ему будут имплантированы заменители;
- Не придется ожидать долгой очереди на трансплантацию и выбирать донора;
- Также могут быть решены проблемы с совместимостью: ведь биообразец можно забирать непосредственно у пациента.
Современные трудности
Их много, но никто не обещал, что будет легко. В конце концов, любая инновационная технология в свое время испытывала порой, казалось бы, неразрешимые проблемы и противоречия.
- К главным трудностям по-прежнему относится точное воспроизведение органа. Человеческий организм — настолько сложная система, состоящая из множества взаимосвязанных между собой разноуровневых элементов, что воспроизвести все это необычайно сложно.
- Во-вторых, проблема совместимости. Процессы отторжения ткани еще никто не отменял. Конечно, наиболее перспективно выглядит печать из непосредственно био образцов самого пациента.
- В-третьих, правовые и морально-этические проблемы. Некоторые виды трехмерной био печати предполагают не просто «выращивание» ткани, но и вскармливание целого зародыша (и человеческого, в том числе) ради получения одного лишь органа. Конечно, всерьез о таком способе никто пока не говорит, но технология уже опробована, например, на свиньях.
- Дороговизна — это в-четвертых. Ни о какой массовой печати органов не идет речи еще и по той причине, что это очень дорого. С другой стороны, когда-то и зубное протезирование было людям недоступно.
В дальнейшем технология биопринтинга будет только развиваться и дополняться. Сегодня ведутся разработки и в том направлении, чтобы сам человек выступал… в роли принтера. То есть при таком подходе каждый сможет для себя вырастить внутри собственного организма необходимый орган.
xiod.ru
