Биопечать в медицине
Биопечать (3D - биопечать) представляет собой инновационную, но еще находящуюся в разработке технологию. Используется в медицинских целях для создания трехмерных биологических структур.
Из какого материала производится печать?
Основой биопечати являются живые клетки, взятые из тканей пациента или донорских источников. Затем их культивируют до тех пор, пока не хватит для создания «био-чернил». В некоторых случаях используются керамические материалы для создания жестких структур (костей).
Применение биопечати в медицине
1. Создание искусственных органов и тканей для использования их в трансплантации
Это огромное достижение, которое может уменьшить ожидание донорских органов и исключить проблемы, связанные с отторжением.
Данная возможность - сложный и долгосрочный путь, требующий дополнительных исследований и разработок прежде чем 3D-печать органов станет обыденной практикой в медицине
2. Исследование и разработка лекарств
С помощью биопечати можно создавать модели, которые послужат для тестирования безопасности эффективности лекарств. Это позволяет ускорить процесс разработки новых препаратов и снизить риски для пациентов
3. Персонализированная медицина
Благодаря биопечати можно создавать имплантаты и протезы, учитывая индивидуальные особенности пациента. Это повышает успешность медицинских вмешательств и сокращает риск осложнений
4. Обучение
С помощью биопечати студенты могут изучать анатомию и биологические процессы на практике
Какие внутренние органы уже печатают?
Мочевой пузырь. Медицинские исследователи смогли создать мочевой пузырь с помощью 3D-печати. В исследовании, проведенном в Университете Уэйк Форест в США в 2013 году, они взяли клетки из неисправного мочевого пузыря пациента, вырастили их с добавлением необходимых питательных веществ, а затем напечатали трехмерную структуру мочевого пузыря. После этого они пересадили эту структуру, пропитанную культивированными клетками, обратно в тело пациента после того, как она достигла оптимального состояния.
Почки. Для создания почечного органа были использованы человеческие стволовые клетки, которые способны преобразовываться в различные типы клеток, необходимых для формирования полноценной почки. Эти клетки могут стать ценным исходным материалом для создания более сложных структур почек с помощью биопринтера.
Сердце. Сердце человека оказалось удивительно подходящим для 3D-печати, ведь оно является своего рода насосом с трубками. В апреле 2019 года исследователи из Израиля создали первое трехмерное сердце в мире, хотя оно было размером всего с вишню. Это маленькое трехмерное сердце с кровеносными сосудами использовало индивидуализированные "чернила", состоящие из коллагена и других биологических молекул, которые поддерживают клеточные структуры.
Плюсы и минусы применения биопечати в медицине
Плюсы:
1. Индивидуализированные решения. Биопечать позволяет создавать органы и ткани, точно соответствующие потребностям конкретного пациента, что снижает риск отторжения и повышает успешность пересадок.
2. Спасение жизней. Эта технология способна спасать жизни, предоставляя органы и ткани для больных, ожидающих трансплантацию.
3. Минимизация испытаний на животных. Благодаря биопечати, исследователи могут создавать биологические модели для тестирования лекарств и процедур без необходимости использовать животных.
Минусы:
1. Высокие затраты. Создание и поддержание биопечатных систем требует больших инвестиций.
2. Сложность. Технология все еще развивается и сталкивается с множеством научных и этических вопросов.
3. Безопасность и стандарты. Необходимо установить строгие стандарты безопасности и эффективности для биопечати в медицине.