Трехмерная печать позволит производить органы по требованию

Трехмерная печать позволит производить органы по требованию

В один прекрасный день летально больные больные возьмут орган, созданный из их же собственных клеток, не выстаивая долгую очередь из тех, кто ожидает дефицитные поставки органов для трансплантации. Такая футуристическая мечта остается отдаленной от действительности, но частные компании и университетские лаборатории, применяя технологии трехмерной печати, предпринимают первые аккуратные шаги в создании мелких кусочков органов.

Регенеративная медицина уже справилась с этими задачами, как имплантация больным выращенной в лаборатории кожи, мочевых пузырей и сосудов. Эти части тела медлительно развивали при помощи комбинации неестественных материалов и живых людских клеток.

В сравнении, технологии трехмерной печати предлагают множество преимуществ, к примеру, значительно более компьютерная точность и высокая скорость распечатывания слоя за слоем живых клеток для новой кожи, частей тела и, в конечном счете, целых органов, таких как сердце, почки и печень.

«Биопечать органов для предстоящего применения в людской теле – это вряд ли ближайшая возможность, — говорит Тони Атала, директор американского университета регенеративной медицины. – А вот что касается созданных вручную тканей, каковые уже имплантировались больным, то на данный момент мы оглядываемся и считаем, что, разумеется, с трехмерной печатью имели возможность бы достигнуть отличных показателей».

От кожи к сердцу

По словам Тони Атала, существует около четырех уровней сложности в сфере создания органов при помощи трехмерной печати. Плоские структуры, такие как людская кожа, состоящие, по большей части, из одного вида клеток, являются несложные для органы.

На втором по сложности месте трубчатые структуры из двух главных видов клеток, как, к примеру, кровеносные сосуды.

Третий уровень сложности включает полые органы, такие как желудок либо мочевой пузырь, и все они, взаимодействуя между собой, делают более сложные функции. И наконец, в четвертой по сложности группе находятся такие органы, как сердце, почки и печень, и как раз они являются конечной целью исследователей в сфере биопечати.

«При помощи способов биопечати мы движемся к четвертому уровню сложности совершенно верно так же, как мы делали с другими органами, — говорит Атала. – Мы трудимся с плоскими структурами, как кожа, после этого переходим к трубчатым образованиям, наподобие кровеносных сосудов, а по окончании беремся за полые, нетрубчатые органы, такие как мочевой пузырь».

Регенеративная медицина уже показала свойство имплантировать больным выращенные в лаборатории варианты первых трех видов органов. Тони Атала и другие исследователи сохраняют надежду, что трехмерная печать сможет действенно нарастить производство таких органов для широкого применения, и окажет помощь создать сердце, почки и печень, каковые возможно пересадить больным.

Как распечатать орган

Ранее ученые под управлением Атала создавали органы в лаборатории методом формирования неестественной каркасной структуры в форме желаемого органа, а после этого заполнения ее живыми клетками. Они применяли эту разработку для выращивания неестественных мочевых пузырей, в первый раз пересаженных больным во второй половине 90-ых годов двадцатого века, а в течении последнего десятилетия ученые создавали трехмерный принтер, талантливый распечатывать и каркас, и живые клетки в один момент.

Для этого процесса нужен жидкий «клей», по мере подсыхания затвердевающий до консистенции липкой конфеты.

Эксперты вторых лабораторий уверены в том, что смогут обойтись без неестественных каркасов, применяя природную склонность живых клеток к самоорганизации. Это разрешает избежать сложностей в выборе каркасного материала, что может в конечном счете раствориться, не повлияв на живые клетки, но наряду с этим покинуть изначальную структуру в непростой обстановке, отнять у нее формообразующей опоры.

«Располагая клетки в верных местах, не нужно затевать с какой-либо опорной структуры, — подчеркивает Кейт Мерфи, исполнительный директор юный американской компании «Organovo». – Согласно нашей точке зрения, главная задача для ответа – это целостность и устойчивость структуры».

Ученые компании «Organovo» экспериментировали с созданием маленьких кусочков печени, формируя для начала «строительные блоки» с нужными клетками. После этого трехмерные принтеры компании располагали эти блоки слоями, содействующими совместному росту живых клеток.

Стволовые клетки, забранные из жировой клетчатки либо костного мозга больного, смогут дать материал для органа способом трехмерной печати, что тело не отторгнет, отмечает Кейт Мерфи. Его компания трудилась над получением стволовых клеток из жировой клетчатки в сотрудничестве со Стюартом Вильямсом, исполнительным директором американского Университета кардиоваскулярных инноваций.

Небольшие подробности

Свойство распечатывать полноразмерные функционирующие органы требует четких идей о том, как заполнять их большими и небольшими кровеносными сосудами для снабжения богатой питательными веществами кровью и поддержания жизнеспособности тканей. До сих пор ни одной лаборатории не удалось способами трехмерной печати создать органы с сетью кровеносных сосудов, талантливых снабжать их.

Компания «Organovo» начала разработки с целью ответа данной неприятности, экспериментируя с распечатанными кровеносными сосудами толщиной от 1 миллиметра. Помимо этого, компания создала ткани, которые содержат маленькие кровеносные сосуды меньше 50 микрон (1 миллиметр равняется 1 000 микрон), которых достаточно для жизнеобеспечения кусочка органа толщиной миллиметр.

Кроме того у лучших трехмерных принтеров имеется ограничения при создании кровеносных органов и сосудов в небольших масштабах. Но Стюарт Вильямс, руководивший проектом Университета кардиоваскулярных инноваций по трехмерной печати сердца, согласен со экспертами «Organovo» в том, что ответ должно быть основано склонности живых клеток к самоорганизации.

«Мы будем распечатывать предметы порядка десятых либо кроме того сотых микрона величиной, по окончании чего клетки будут проходить собственный биологический путь развития для верной самоорганизации, — отмечает Вильямс. – Трехмерная печать совершит нас только до середины пути».

Вопросы кроме имплантации органов

Сейчас эксперты в области биопечати сохраняют надежду с толком применять кроме того небольшие органы, созданные способом трехмерной печати. Лаборатория Тони Атала сравнительно не так давно взяла финансирование от Минобороны США с целью внедрения совместного проекта по распечатыванию мелких сердец, почек и печени для в комплексе электронного организма.

Такое устройство идеально для опробования лекарств, и изучения влияния заболеваний либо химического оружия на человеческий организм.

Компания «Organovo» уже начала разрабатывать модель печени, распечатанной на трехмерном принтере, для эффективности медикаментов и изучения безопасности. Помимо этого, эксперты компании создают разные варианты моделей живой ткани для опробования препаратов от рака.

Революция в биопечати в течение 10-15 лет обязательно разрешит создавать ткани на заказ, считает Кейт Мерфи. Может, это и не воплотит самые храбрые грезы в сфере имплантации органов, но для многих больных такие открытия могут быть настоящим спасением.

«Мы обязательно заметим заплату для сердечной мускулы, неестественный кровеносный сосуд для шунтирования и имплантат, соединяющий разрыв в нервных окончаниях», — уверен ученый.

Источник: Livescience

Ученые России создают на 3D-биопринтере щитовидную железу для человека


Читать также:

Читайте также: