Струйные принтеры могут печатать человеческие органы [ Редагувати ]

- Доктор, я жить буду? - Спокойно, больной. Сейчас напечатаем вам новое сердце, и все будет в порядке. Только вот драйвера переустановить надо, а то принтер чего-то барахлит. Да еще картридж свежими клетками заправим. Через полчаса получите "моторчик" на замену. Такой диалог может состояться гораздо раньше, чем вам кажется. Во всяком случае, группа американских ученых уже научилась печатать с помощью переделанных старых струйных принтеров Hewlett Packard и Canon живые биологические объекты.

Старые модели принтеров использовались потому, что их относительно крупные отверстия распылителей не могли повредить клетки. Да, именно клетки использовались биологами вместо чернил. Разумеется, для этого пришлось тщательно очистить картриджи от чернил обычных и несколько переделать конструкцию принтера. Да еще потребовалось создать программное обеспечение для контроля над температурой, электрическим сопротивлением и вязкостью "живых чернил".

Столь необычный проект - плод сотрудничества Владимира Миронова из медицинского университета Южной Каролины и Томаса Боланда из университета Клемсона. Точнее, на первое место нужно поставить Боланда, который придумал идею, начал исследование в своей лаборатории и увлек им своего коллегу. Вместе они доказали, что принтер способен с высокой скоростью наносить живые клетки на любую подходящую подложку.

Нечто подобное проделывали и ранее другие исследователи, пытаясь, например, наращивать слой за слоем кожу из культивированных клеток. Только вот коллеги наших героев пытались осуществить это без использования струйного принтера. А он, как выяснилось, ускоряет процесс создания пласта клеток на много порядков.

Впрочем, печать "на плоскости" - лишь одна из сторон технологии, разрабатываемой, главным образом, для фантастической, как сейчас кажется, трехмерной печати полноценных человеческих органов. Здесь в качестве "бумаги" ученые предполагают использовать экзотический термообратимый гель, созданный недавно Анной Гатовска из тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Этот материал при температуре ниже 20 градусов Цельсия является жидкостью, а при нагреве выше 32 градусов - затвердевает. И, конечно, он совместим с биологическими тканями.

Команда уже провела несколько экспериментов, используя легко доступные клеточные культуры, типа клеток яичника хомяка. Экспериментаторы печатали на стеклянной основе множество последовательных слоев геля и клеток, показав, что таким путем можно буквально поклеточно создавать трехмерные биологические объекты.

Идея опирается на ряд простых фактов. Клетки, напыляемые принтером, через некоторое время сами срастаются. Тончайшие слои геля не мешают им в этом, и, в то же время, придают конструкции прочность до того момента, как все будет закончено. Наконец, после того, как искомая пространственная комбинация клеток достигнута, и они соединились между собой - гель легко удалить с помощью воды.

Авторы исследования полагают, что трехмерная печать листов кожи, различных органов, вплоть до сердца - это путь, который сможет обеспечивать больного, нуждающегося в пересадке органа (или пересадке кожи после ожога), всем необходимым в кратчайшее время. Разумеется, исходные клетки для культивирования "живых чернил" будут взяты от самого пациента, так что проблемы с отторжением быть не должно.

Заметим, выращивание органов из клеток пациента - горячая тема во многих лабораториях. Однако все существующие методы предполагают, что такое выращивание, если его и удастся осуществить (первые опыты с почками уже проводятся) - будет занимать многие недели. А это - риск для пациента не дождаться операции. Принтер мог бы напечатать орган невообразимо быстрее. Кстати, очевидно, что сложные органы состоят из разного вида клеток. Как быть с этим? Очень просто, отвечают авторы идеи - ведь и в обычных принтерах предусмотрена многоцветная печать. Так и здесь - в отдельные картриджи на печатающей головке нужно будет заправить разные клетки, и вперед - компьютер будет наносить их слой за слоем в нужном порядке.

Прежде, чем эта технология придет в медицину, исследователям нужно будет решить ряд проблем. Например - жизнеобеспечение клеток в глубине создаваемого органа. Очевидно, это станет возможным, если принтер сможет создавать все его структуры, включая сосуды и капилляры. Весь орган должен быть напечатан в течение всего нескольких часов, и в новые слабенькие сосуды уже нужно подавать питательные вещества, кислород, иначе клетки погибнут. Авторы полагают, что решат эту задачу. Для ускорения срастания клеток и укрепления молодых сосудов они предполагают добавить в "рецептуру" чернил белок-коллаген. Попутно так будет развит и метод печати крупных сосудов, которые можно было бы использовать в хирургии на сердце.

По прогнозу ученых, путь принтеров, печатающих органы, от лаборатории в клиники займет несколько лет. При этом принтеры можно будет проектировать уже с нуля, специально под эту задачу. Перспективы, которые тогда откроются - завораживают. Главное, чтобы при обновлении драйверов к такому принтеру, не заполучить компьютерный вирус.