В новом выпуске научно-популярного проекта "МАГнит", рассказывающего о передовых исследованиях российских ученых, пойдет речь об исследованиях в Национальном исследовательском технологическом университете МИСИС, где активно развивается одно из самых перспективных направлений современной медицины и биоинженерии - технологии биопечати и биопротезирования
Эти технологии открывают новые возможности в лечении тяжелых заболеваний и травм, восстановлении утраченных органов и конечностей. Авторы поставили себе цель - в увлекательной форме познакомить зрителей с достижениями отечественной науки и технологий. Ведущим проекта стал Александр Мажуга - первый зампред комитета Госдумы по науке и образованию, доктор наук и профессор РАН. Благодаря его опыту, зрители смогут лучше понять сложные научные концепции. На этот раз собеседником ученого стал Федор Сенатов, который возглавляет Центр биомедицинской инженерии в МИСИС и занимается разработкой медицинских имплантатов и технологий биопечати.
В центре разрабатываются новые биосовместимые материалы, технологии создания имплантатов, в том числе методом 3D-печати и биопечати. Здесь создают как традиционные имплантаты, так и используют передовые технологии 3D-биопечати.
По словам руководителя центра Федора Сенатова, для изготовления имплантатов применяются современные биосовместимые материалы - полимеры, керамика, композиты. Но наиболее перспективно создание конструкций методом 3D-биопечати. Эта технология позволяет сформировать имплантат любой сложной формы с учетом индивидуальных особенностей пациента. Например, при создании костного имплантата используют компьютерную томографию пациента. Биопринтер воссоздает пористую структуру кости, а затем этот каркас покрывают живыми клетками человека. Одним из успешных примеров стала разработка в МИСИС биопротеза ушной раковины. С помощью 3D-моделирования была создана точная копия уха ребенка с врожденной патологией. Затем ее покрыли биоматериалом и живыми клетками, что позволяет избежать отторжения имплантата. Биопротез ушной раковины изготовили студенты МИСИС в рамках дипломного проекта. За год они прошли путь от идеи до готового медицинского изделия, получив грантовую поддержку и патент. Сейчас разработка проходит клинические испытания.
Другим важным направлением является создание роботизированных комплексов для биопечати непосредственно в операционной. Они позволяют максимально точно воссоздать поврежденные ткани и органы прямо во время операции. В МИСИС разработана инновационная роборука, которая под контролем компьютерного зрения может печатать living-ткани на живом пациенте. Речь идет о роботизированной руке для биопечати in situ (лат. «на месте»). Она может оперативно воссоздавать поврежденные участки кожи или внутренние органы пациента в процессе хирургического вмешательства.
У этой технологии есть ряд сложностей. Во-первых, роборуке нужно в режиме реального времени отслеживать движения пациента и корректировать свое положение при помощи компьютерного зрения. Во-вторых, подобрать оптимальный биоматериал, который не будет отторгаться организмом. В-третьих, добавить в «биочернила» живые клетки и факторы роста для лучшего приживления. Это действительно комплексная разработка, требующая усилий инженеров, биологов и медиков.
По словам Федора Сенатова, тeхнология биопечати in situ открывает совершенно новые возможности для хирургии. Она позволит восстанавливать сложные по структуре органы прямо во время операции за считанные минуты. Это качественно сократит риски осложнений и ускорит реабилитацию пациентов.
По словам Федора Сенатова, одна из главных задач сегодня - создание полноценного отечественного 3D-биопринтера, способного работать с различными материалами и типами клеток. Это позволит выращивать практически любые сложные биоинженерные конструкции прямо в стерильных условиях. Биопринтер должен обеспечивать полную совместимость используемых материалов и компонентов с живыми клетками и тканями. Нужно тщательно продумывать выбор материалов для всех деталей, их взаимодействие с биологическими объектами.
Кроме того, принципиально важно сделать биопринтер максимально универсальным. Он должен уметь печатать самые разные ткани и органы, которые сильно отличаются по структуре и свойствам. Еще одна сложность заключается в работе сразу с разными типами клеток. Воссоздание конкретного органа требует использования нескольких видов живых клеток. Принтер должен уметь печатать ими одновременно или последовательно в нужной комбинации.
В МИСИС уже ведутся работы по созданию гибридного биопринтера нового поколения. Он сможет печатать с помощью разных "головок" и биоматериалов, и твердые полимеры, имитирующие костную ткань. Это приблизит мечту о печати полноценных сложных органов прямо в стерильных условиях.
Напомним, что проект «МАГнит: все о науке и технологиях» задуман как серия увлекательных репортажей непосредственно из лабораторий. Зрители смогут погрузиться в мир науки, узнать о самых современных методах и открытиях. Авторы надеются вдохновить молодежь на выбор профессии исследователя и изобретателя.
Проект реализуется в рамках федеральной программы "Популяризация науки" при поддержке Минобрнауки РФ. Его цель - рассказать о современной науке и привлечь в эту сферу молодые таланты.
Все выпуски журнала «ЭкоГрад» в электронной версии читайте на pressa.ru,
Бумажные экземпляры спецвыпусков и книги В. Климова можно приобрести на OZON
