Проект реализовали в центре биомедицинской инженерии — ведущей российской лаборатории в области биопринтинга, то есть технологии 3D-печати живыми клетками.

Впереди планеты всей

В 2003-м Владимир Миронов, в настоящее время — научный руководитель НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСиС, опубликовал пионерскую работу о трехмерной биопечати Organ printing: computer-aided jet-based 3D tissue engineering.

Приборов для печати биологических объектов тогда не было, и ученые приспосабливали для этого обычные 3D-принтеры, заливая в них "биочернила" из живых клеток. Клетки брали у пациента и размножали в лаборатории.

В 2013 году российская компания 3D Bioprinting Solutions под научным руководством Миронова разработала биопринтер FABION. В 2015-м на нем впервые в мире напечатали искусственный орган — щитовидную железу мыши. После пересадки орган у грызуна прижился, выполнял свои функции.

Важное направление биопринтинга — создание имплантатов для твердых и мягких тканей. В НИТУ МИСиС научились печатать биосовместимые имплантаты ушной раковины, ускоряющие регенерацию. Пластические операции на ушах сегодня — одни из самых востребованных из-за частых повреждений ушного хряща в результате травм, ожогов, опухолей, а также врожденных дефектов.

Современная аддитивная 3D-печать позволяет изготавливать строго индивидуальные имплантаты с точным воспроизведением формы и рельефа ушной раковины пациента.
Также на биопринтерах печатают хрящи. Пока их испытывают на лабораторных мышах, но технология уже готова.

"Живительный" пистолет

Одно из последних достижений — тканевой пистолет. Прибор помещается в небольшом чемодане, который легко переносит один человек.

"Мобильные госпитали, разворачиваемые в зоне чрезвычайных ситуаций или боевых действий, нуждаются в автономном ручном устройстве, которое остановит кровотечение и ускорит процессы регенерации живой ткани, — говорит соавтор новинки Федор Сенатов, директор НОЦ биомедицинской инженерии НИТУ МИСиС.

 — Существующие устройства со схожим принципом работы — крупные и сложные".

Полное название прибора, на который уже получили патент, — "ручной автономный комплекс двухкомпонентной 3D-биопечати с ультразвуковой системой полимеризации для лечения раневых поверхностей".

В пистолет устанавливают два шприца стандартной формы по 20 мл с биополимерами и медицинскими препаратами. Через специальный порт подсоединяется третий шприц со связывающим агентом. 

При нажатии на курок ультразвуковая система посредством распыления собирает все компоненты на пьезоэлектрической мембране, и готовая смесь подается в область печати.

"Струя закрывает рану и лечит, — объясняет первый автор разработки, инженер НОЦ биомедицинской инженерии, кандидат технических наук Тимур Айдемир. — В отличие от зарубежных аналогов, наше устройство — полностью автономное. Встроенные аккумуляторные батареи можно заряжать через USB-порт".

Пленка на ране создает благоприятные условия для ускоренного заживления, предотвращает попадание инфекции. 

Для профилактики бактериального заражения и обезболивания есть материалы с лекарственными средствами — антибиотиками, анестетиками и другими. Управление подачей материалов — ручное электромеханическое, пропорции легко меняются в режиме реального времени.

Робот-санитар

В МИСиС есть и более капитальная разработка в той же области — биопринтер в форме роботической руки. Тоже годится для полевых госпиталей. В отличие от тканевого пистолета, здесь материал наносится автоматически — в соответствии с программой, составленной по результатам сканирования дефекта.

Это совместный российско-белорусский проект. Базовую конструкцию белорусских инженеров доработали в компании 3D Bioprinting Solutions так, чтобы можно было печатать прямо на пациенте — in situ, как выражаются ученые. 

Для этого добавили датчики, которые останавливают принтер у поверхности тела. При этом защитное покрытие наносится не сплошной пленкой, а в виде сеточки.

У роботической руки шесть степеней свободы. Это тоже уникальная особенность.
Пока представили первый прототип мобильного полевого биопринтера. 

Он рассчитан лишь на небольшие раны. Но, по словам инженеров, установить другие распылители и увеличить зону обработки — не проблема. Был бы заказчик. Переговоры с представителями оборонного ведомства уже идут. Ученые надеются, что их устройство, спасающее жизни людей, скоро появится в госпиталях.

Источник ( https://ria.ru )