3D-печать сможет использоваться в медицине

Технологии 3D печати появилась сравнительно недавно, и тем не менее ее преимущества быстро сделали ее популярной во многих сферах — от изготовления небольших демонстрационных моделей до постройки самых настоящих домов. Новое слово в сфере трехмерной печати — это биопечать, возможности которой пока еще только открываются.

3D биопечать в медицине

3D моделирование изделий разного рода и их последующая реализация на специальных принтерах уже несколько лет активно используется в медицине, преимущественно для изготовления протезов костей. Создание модели, в точности повторяющей очертания реальной кости, осуществляется специалистами достаточно быстро, как и сам процесс изготовления протеза (в отличие от традиционного литья). Кроме того, технология печати обеспечивает более высокую пористость протеза, благодаря чему он эффективнее приживается в организме. Однако разработки в настоящее время ведутся и в другом направлении.

Трехмерный протез из биологических клеток
3D биопечать дает возможность создать ткани из живых клеток для последующего их применения для живого организма

3D биопечать, как и следует из ее названия, подразумевает использование в качестве сырья для создания трехмерной модели конгломератов клеток — сфероидов. Использование таких картриджей позволяет создавать ткани и органы, за счет чего в перспективе возможно будет решить проблему нехватки донорских органов для пациентов, которым требуется пересадка.

Как и для распечатки любого другого трехмерного объекта, для 3D биопечати первоначально создается компьютерная модель, загруженная в принтер: это может быть предметная визуализация vray или другая программа, подходящая для моделирования. В процессе печати модель создается из сфероидов, которые накладываются послойно на специальную биобумагу. Клетки готовой модели срастаются друг с другом, таким образом создавая нужную ткань или орган.

Идея печати клетками возникла еще в 2000 году, и ее автором был Томас Боланд, отметивший, что размер клеток сопоставим с размером капель чернил, которыми печатают принтеры — порядка 10 микрон. Всего через три года технология печати клетками была запатентована, после чего начались активные исследования возможностей биопечати для медицины.

Современное состояние отрасли

На сегодня только несколько компаний в мире полноценно занимаются биопечатью, и наибольших успехов достигла компания Organovo, специалисты которой смогли воссоздать печеночную ткань. Главными сложностями в создании они отмечают отсутствие специализированного программного обеспечения, ориентированного на проведение биологических расчетов. Если модель небиологического характера можно создать гораздо быстрее, при этом стоимость 3d визуализации будет приемлемой (и тут же отправить на печать), то для органов или тканей пока такой возможности нет.

Череп живого существа возможно напечатать на 3D принтере
Биопечать позволяет воспроизвести форму скелета на основе трехмерной компьютерной модели

Печеночная ткань, которую теперь есть возможность распечатать, пока что используется не для пересадки, а для медицинских экспериментов, исследующих влияние лекарственных препаратов на печень и их способность вызывать ее токсическое поражение. Однако разработки продолжают вестись и в направлении лечения, а не только опытов — например, создание тканей поджелудочной железы, способные производить инсулин и имплантируемые в тело человека, дадут возможность эффективно лечить сахарный диабет.

Медицинское образование — еще одна сфера, в которой может быть востребована трехмерная биопечать. Хотя наглядные пособия, созданные по аналогичной технологии из небиологических материалов, уже активно используются в рамках учебного процесса, создание моделей из живых тканей с определенными параметрами (например, опухолью) помогут будущим медикам в их практике.