Струйные принтеры могут печатать человеческие органы
— Врач, я жить буду? — Нормально, больной. на данный момент напечатаем вам новое сердце, и всё будет в порядке. Лишь вот драйвера переустановить нужно, в противном случае принтер чего-то барахлит. Да ещё картридж свежими клетками заправим.
Через полчаса получите «моторчик» на замену.
Таковой диалог может состояться значительно раньше, чем вам думается.
По крайней мере, несколько американских учёных уже обучилась печатать посредством переделанных ветхих струйных принтеров Hewlett Packard и Canon живые биологические объекты.
Ветхие модели принтеров употреблялись вследствие того что их довольно большие отверстия распылителей не могли повредить клетки. Да, как раз клетки употреблялись биологами вместо чернил.
Очевидно, для этого было нужно шепетильно очистить картриджи от чернил простых и пара переделать конструкцию принтера. Да ещё потребовалось создать ПО для контроля над температурой, вязкостью и электрическим сопротивлением «живых чернил».
Столь необыкновенный проект — плод сотрудничества Владимира Миронова (Vladimir Mironov) из медуниверситета Южной Каролины (Medical University of South Carolina) и Томаса Боланда (Thomas Boland) из университета Клемсона (Clemson University).
Правильнее, на первое место необходимо поставить Боланда, что придумал идею, начал изучение в собственной лаборатории и увлёк им собственного сотрудника.
Совместно они доказали, что принтер способен с высокой скоростью наносить живые клетки на любую подходящую подложку.
Схема опыта Боланда и Миронова (иллюстрация с сайта newscientist.com).
Что-то подобное проделывали и ранее другие исследователи, пробуя, к примеру, наращивать слой за слоем кожу из культивированных клеток.
Лишь вот коллеги отечественных храбрецов пробовали осуществить это без применения струйного принтера. А он, как выяснилось, активизирует процесс создания пласта клеток на большое количество порядков.
Но, печать «на плоскости» — только одна из сторон разработки, разрабатываемой, в основном, для фантастической, как на данный момент думается, трёхмерной печати полноценных людских органов.
Трёхмерные клеточные структуры (трубки), напечатанные на принтере (фото с сайта people.clemson.edu).
Тут в качестве «бумаги» учёные предполагают применять экзотический термообратимый гель, созданный сравнительно не так давно Анной Гатовска (Anna Gutowska) из тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory).
Данный материал при температуре ниже 20 градусов Цельсия есть жидкостью, а при нагреве выше 32 градусов — затвердевает. И, само собой разумеется, он совместим с биологическими тканями.
Команда уже совершила пара опытов, применяя легко дешёвые клеточные культуры, типа клеток яичника хомяка.
Экспериментаторы печатали на стеклянной базе множество последовательных клеток и слоёв геля, продемонстрировав, что таким путём возможно практически поклеточно создавать трёхмерные биологические объекты.
Так может смотреться трёхмерная струйная печать кровеносного сосуда (иллюстрация с сайта radio.weblogs.com).
Мысль опирается на последовательность несложных фактов. Клетки, напыляемые принтером, через некое время сами срастаются.
Узкие слои геля не мешают им в этом, и, одновременно с этим, придают конструкции прочность до того момента, как всё будет закончено.
Наконец, по окончании того, как искомая пространственная комбинация клеток достигнута, и они соединились между собой — гель легко удалить посредством воды.
Авторы изучения считают, что трёхмерная печать страниц кожи, разных органов, впредь до сердца — это путь, что сможет снабжать больного, нуждающегося в пересадке органа (либо пересадке кожи по окончании ожога), всем нужным в малейшее время.
Очевидно, исходные клетки для культивирования «живых чернил» будут забраны от самого больного, так что неприятности с отторжением быть не должно.
Увидим, выращивание органов из клеток больного — тёплая тема во многих лабораториях. Но все существующие способы предполагают, что такое выращивание, в случае если его и удастся осуществить (первые испытания с почками уже проводятся) — будет занимать многие семь дней.
А это — риск для больного не дождаться операции.
Принтер имел возможность бы напечатать орган невообразимо стремительнее. Кстати, разумеется, что сложные органы складываются из различного вида клеток. Как быть с этим?
Весьма легко, отвечают авторы идеи — так как и в простых принтерах предусмотрена многоцветная печать.
Так и тут — в отдельные картриджи на печатающей головке необходимо будет заправить различные клетки, и вперёд — компьютер будет наносить их слой за слоем в нужном порядке.
Прежде, чем эта разработка придёт в медицину, исследователям необходимо будет решить последовательность неприятностей. К примеру — жизнеобеспечение клеток в глубине создаваемого органа.
Томас Боланд, изобретатель биологического принтера и, фактически, сам аппарат (фотографии с сайтов ces.clemson.edu и people.clemson.edu).
Разумеется, это станет вероятным, в случае если принтер сможет создавать все его структуры, включая капилляры и сосуды. Целый орган должен быть напечатан в течение всего нескольких часов, и в новые слабенькие сосуды уже необходимо подавать питательные вещества, кислород, в противном случае клетки погибнут.
Авторы считают, что решат эту задачу. Для укрепления срастания и ускорения клеток молодых сосудов они предполагают добавить в «рецептуру» чернил белок-коллаген.
Попутно так будет развит и способ печати больших сосудов, каковые возможно было бы применять в хирургии на сердце.
Согласно расчетам учёных, путь принтеров, печатающих органы, от лаборатории в клиники займёт пара лет. Наряду с этим принтеры возможно будет проектировать уже с нуля, намерено под эту задачу.
Возможности, каковые тогда откроются — завораживают. Основное, дабы при обновлении драйверов к такому принтеру, не заполучить компьютерный вирус.
