Что такое биопринтинг? Это следующая эволюционная ступень знакомой нам 3D-печати, использующая сложные материалы на основе живых клеток
По данным аналитических агентств (Ernst&Yang, MIT TechReview, Gartnet и др.), уже в 2016 году, благодаря биопринтингу начнут происходить революционные изменения как впищевой, фармацевтической, клинических испытаний и лабораторных исследований, методов диагностики, ИТ, индустрии моды и дизайна (изделия из кожи), так и конечно врегенеративной медицине. 3D биопечать уже к настоящему времени имеет научную, исследовательскую и доказательную базу для смелого утверждения, что технология способна претендовать на звание технологии, которая в будущем будет способна компенсировать возрастающую потребность в донорских тканях.
К 2018-му, как прогнозируют аналитики, благодаря биопринтингу, изменения коснутся и рынка кожи. И, наконец, к 2025-2030 годам на рынке появятся сложные органы, в том числеи почка, объявленная гиперцелью научной командой лаборатории 3D Bioprinting Solutions, созданной в России в 2013-м.
Органная биопечать повлияет также на развитие фармацевтики, клинических испытаний и лабораторных исследований, методов диагностики, ИТ-сферы, пищевой и легкой промышленности и многих других отраслей.
Трансплантация органов и тканей, созданных на основе технологии 3D-культивирования, включена в перечень приоритетных, стратегических для страны задач.
3D Bioprinting Solutions – первая частная отечественная лаборатория биотехнологических исследований. В ее создание и развитие инвестировала средства Независимая лаборатория ИНВИТРО, крупнейшая частная медицинская компания в России. Проект лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions по развитию технологии (технологической платформы) трехмерной органной биопечати получил высокую оценку экспертной коллегии инновационного центра Сколково, и лаборатории был присвоен статус участника центра.
В апреле 2014 года руководство ИНВИТРО вручило награду сотрудникам лаборатории, удостоив их премии в номинации «ОТКРЫТИЕ ГОДА» за разработку собственного биопринтера FABION. Впервые биопринтер был показан общественности в рамках форума-выставки «Открытые инновации 2014». А по итогам 2015 года лаборатория названа одним из лучших российских стартапов по версии исследования Russia Beyond The Headlines (RBTH). Использование технологии трехмерной органной биопечати может стать решением для миллионов людей, нуждающихся в восстановлении или трансплантации поврежденных или вовсе утраченных органов. Разрабатываемая технология 3D-биофабрикации поможет справиться и с проблемой иммуносовместимости.
Успехи лаборатории биотехнологических исследований в области инноваций привлекли внимание не только профильного сообщества и общественности, но и государственных деятелей. Так, председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев высоко оценил первый отечественный трехмерный биопринтер, разработанный 3D Bioprinting Solutions, ивпервые в мире напечатанный на нем целый органный конструкт щитовидной железы мыши. Он был успешно пересажен подопытному животному. Напечатанная конструкция восстановила функцию щитовидной железы у животных с экспериментальным гипотиреозом.
Сейчас научный потенциал команды лаборатории направлен на следующую цель – печать конструкта человеческой щитовидной железы. Сегодняшние достижения отечественной науки с уверенностью позволяют говорить о том, что Россия выходит в мировые лидеры по биопечати органных конструктов.
Биопринтинг – направление, являющее собой синергию нескольких дисциплин: биологии, биоинженерии, тканевой инженерии, медицины, регенеративной медицины, ИТ, дизайна, математики, физики. Понятно, что команда работает по нескольким направлениям. Что касается ИТ-технологий, то мы разрабатываем собственные решения и интегрируем готовые решения партнеров для проработки конкретной технологии печати.
Как это выглядит на практике?
Чтобы напечатать тканевый конструкт, вначале необходимо разработать его детальную 3D-модель. Исследователи лаборатории тестируют несколько существующих решений для3D-визуализации, но для биопринтинга нужны специальные программные продукты – платформа для моделирования, которая позволит моделировать различные объекты намикроуровне, рассчитывать сценарии их взаимодействия на молекулярном и клеточном уровне, проводить расчеты и оптимизацию.
Биопринтер, «получая трехмерное изображение» тканевого конструкта, раскладывает в трехмерном пространстве сфероиды. Создание программного обеспечения, определяющего последовательность движений форсунок (роботических рук) биопринтера, которые будут раскладывать конгломераты клеток, служащих биочернилами, – вот главная задача, которуюмы решили. Но усовершенствование – процесс непрерывный, и одна задача сменяет другую.
«За последние четыре десятилетия прошло несколько технологических революций: коммуникационная, нанотехнологий, биотехнологическая. Биопринтинг находится на стыке всех этих направлений».
Александр Островский, основатель ИНВИТРО и соучредитель лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions
Вот наше изделие, которое родилось вследствие слаженной работы мультикоманды, и его несомненные преимущества:
Биопринтер наносит слой гидрогеля (биобумаги), в который размещаются сфероиды (биочернила). Цикличные повторения конструирования слоев, которые могут отличаться друг отдруга, продолжаются заданное количество раз. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет напечатан последний слой. Таким образом, можно создать конструкт со сложной структурой.
