Люди из принтера: как 3D технологии обновляют организм уже сейчас
Компания 3Dynamic Systems Ltd, дочернее предприятие Университета в Суонси, анонсировала два новых революционных 3D- биопринтера - Alpha и Omega. Оба устройства с помощью биоматериалов производят различные ткани, включая костные. Так, с помощью Alpha можно создавать фрагменты кости для лечения самых тяжелых переломов. Omega предназначен для трехмерной печати всевозможных тканей: мышечных, жировых и кожных для их последующей трансплантации. Каждый образец Omega принтера создается по индивидуальному заказу и поставляется в течение двух месяцев. Устройство также способно производить образцы для испытаний новых фармацевтических препаратов.
Технологии 3D-биопринтинга стремительно развиваются. Уже сейчас ученые создают печатные почки, печень и другие органы. Это одно из самых перспективных направлений в современной медицине и биоинженерии. Активное внедрение биопечати позволит значительно удешевить создание новых органов и спасти тысячи жизней. В ближайшие годы новые органы будут массово использовать для замены устаревших частей тела человека, и как результат - радикального продления жизни. Таким образом, иммортализм из разряда фантастики переходит в реальность.
3D-печать активно используется в стоматологии, трансплантологии, пластической хирургии, травматологии, протезировании и многих других. Самая длительная история применения биопринтинга у
. Еще в 1999 году компания по производству медицинских инструментов Align Technology вывела на рынок капы - альтернативу брекетам для выравнивания зубов, напечатанные на 3D-принтере. Сейчас компания производит более 650 тыс. пар кап в день. В отличие от брекетов, они незаметны на зубах, прозрачны и не причиняют пациентам неудобств. Также при помощи 3D-принтеров стало проще, быстрее и дешевле создавать слепок зубов и челюсти.
3D-печать также активно используется для создания индивидуальных внутриушных слуховых аппаратов. Так, компания In'Tech с помощью принтера Viper SLA, разработанного компанией 3D Systems, изготавливает точную до миллиметра оболочку для слуховых устройств, которая вставляется внутрь уха. Применяется в медицине также технология Camisha компании Widex. Она состоит в том, что сначала в ушную раковину вводится жидкий силикон, при помощи которого создается слепок. Затем на 3D-сканере производится его трехмерная модель, которая печатается на 3D-принтере. В нее вставляется слуховое устройство, и в результате получается точный миниатюрный внутриушной аппарат.
А на днях ученые из лаборатории "Нанотехнологии и регенеративная медицина" Университетского колледжа Лондона с помощью 3D-печати биологическими "чернилами" создали уши, которые помогут детям с дефектами. Когда малыши рождаются без ушей или с врожденными дефектами ушной раковины, их приходится подвергать сложной хирургической процедуре. Сначала создается протез для уха, а потом нужно пройти через три или четыре операции для адаптации этого протеза к организму. Если печать ушей поставят на поток, это сократит количество операций до одной. Сначала ученые сканируют неповрежденное ухо и делают копию с зеркальным изображением, а затем 3D-модель печатают и передают пациенту. Имплантат устанавливается под слой кожи на руке на 4-8 недель, в течение которых в нем формируются кровеносные сосуды и кожа. Затем пластический хирург вынимает ухо и присоединяет его к голове. Подобным образом британские ученые планируют печатать и другие органы.
Хирурги из Университетского медицинского центра Утрехта (Нидерланды) провели несколько месяцев назад уникальную операцию, которая может стать началом принципиально нового направления в транспланталогии. Молодой женщине пересадили верхнюю часть черепной коробки, при этом "донорским органом" стал пластиковый имплантат, напечатнный на 3D-принтере. Пациентка страдала от редкой патологии: кости ее черепа постепенно становились все толще и начинали давить на мозг. В результате, к моменту операции она уже почти утратила возможность контролировать собственную мимику, а в скором времени должны были отказать и другие функции мозга, что неминуемо привело бы к смерти. Благодаря возможностям 3D-печати, хирурги смогли создать точную копию черепной коробки девушки, после чего была проведена ее трансплантация. Ранее по аналогичной технологии уже пересаживались отдельные фрагменты черепа, но с имплантатом таких размеров медики работают впервые. Операция прошла успешно - пациентка вновь может управлять мимическими мышцами и ее жизни ничего не угрожает.
При помощи 3D-печати уже создают почки, печень, сосуды, середечные клапаны, но большинство таких экспериментов пока не выходит за рамки лабораторий. Зато все большее распространение получают 3D экзоскелеты. Два года назад в США на 3D-принтере были напечатаны элементы экзоскелета для двухлетней девочки, больной артрогрипозом, заболеванием скелетно-мышечной системы, характеризующимся деформацией и стягиванием конечностей и недоразвитием суставов и мышц. Эти элементы позволили ребенку двигать руками, играть и рисовать. В этом году американским медикам и ученым удалось создать целый экзоскелет для женщины, которая 22 года не могла ходить из-за паралича после падения на горных лыжах. Разработчики 3D Systems смогли поставить ее на ноги: с помощью 3D-сканирования ее позвоночника, бедер и голеней и последующей печатью первого в мире так называемого экзоскелета женщина стала самостоятельно вставать и передвигаться. Сложные механические приводы и блоки управления, изготовленные и предоставленные специалистами EksoBionics, были объединены с напечатанными на 3D-принтере элементами.
3D-печать позволяет создавать
, которые учитывают все особенности пациента. К тому же, они дешевле, чем традиционные. Год назад плотник из Южной Африки Ричард Ван Ас, лишившийся четырех пальцев, вместе с американским инженером Иваном Оуэнсом и компанией-производителем домашних 3D-принтеров MakerBot запустили проект Robohand, в рамках которого создаются недорогие протезы рук. В среднем они стоят $15, в то время как традиционные - $10 тысяч.
Ученые рассчитывают, что 3D-печать поможет и в онкологии. Так, неделю назад биотехническая компания Miroculus напечатала на 3D-принтере устройство microRNA miroculus, которое позволяет выявить и наблюдать за болезнью на молекулярном уровне. Точный, простой в использовании и недорогой ($500) прибор позволяет ставить диагноз, определять стадию заболевания и лечить его чуть ли не с первых дней. Он также предоставляет возможность провести простой тест на рак, даже если еще нет симптомов.
С помощью 3D-печати ученые из Университета Алабамы создали модель молекулы G-квадруплекса, изучение которой должно помочь в борьбе со злокачественными опухолями. Она поможет понять, как необходимо воздействовать на эту молекулу, чтобы остановить деление раковых клеток в поджелудочной железе. Такую молекулу невозможно изобразить в двухмерном пространстве, поэтому для ее исследования необходимы 3D-технологии.