Відкусив боксер у суперника вухо, а лікарі замість відкушеного взяли та й «зліпили» інше — таке ж, але трохи краще колишнього, хвилини за три. І це не мрія футуриста з багатою фантазією. Це — найближче майбутнє 3D-принтинга.
Як друкують в 3D?
Традиційна друк дозволяє відтворювати двовимірні об'єкти на різних поверхнях (наприклад, фотографії, мають тільки довжину і ширину, переносяться на папір), тоді як тривимірна друк дає можливість «тиражувати» будь-які об'ємні об'єкти. Від запонок і ґудзиків до горезвісних вух.
3D-принтери «ліплять» об'єкт шар за шаром, рухаючись по вертикалі, а потім «сцепляющій» шари. Шари можуть створюватися як з одного матеріалу, так і різних. Це залежить від конкретного апарату.
Технологія давно застосовується в промисловості, однак останнім часом вона стала доступною для повсякденного користування. На ринку можна зустріти недорогі гаджети для створення побутових предметів, деталей, меблчи, аксесуарів. За допомогою 3D-принтера можна створити майже все що завгодно, наприклад шоколадки Медицина також вирішила знайти застосування цієї технології. І знайшла.
Тривимірна друк в медицині
Застосовувати 3D-принтери в медицині можна десятком різноманітних способів.
Так, група вчених з Бразилії використовувала подібне пристрій, щоб дозволити вагітній жінці «побачити» свою дитину. «Портрет» плоду, отриманий під час ультразвукової діагностики, був роздрукований на 3D-принтері, і пацієнтка змогла помацати його руками.
��лаючи група вчених з Нідерландів, надрукувала пластиковий протез черепної коробки і вживила його 22-річної молодої дівчини, яка страждає від стоншування кісток. Трохи пізніше операція була повторена китайськими медиками — вони замінили кістки черепа пацієнта трансплантатом з титану, також створеним на 3D-принтері. Схожим чином можна створити і інші частини тіла. Наприклад, кістки щелепи, зуби або міжхребетні диски.
Ще один варіант використання 3D-принтерів запропонували лікарі з Массачусетсу. Вони почали друкувати органи своїх пацієнтів, щоб�� «прорепетирувати» на них операцію. Приміром, використовуючи штучне серце, яке має ті ж вади, що і у пацієнта, медики з'ясували, що потрібно більш радикальне втручання, ніж планувалося.
Актуальні дослідження
На даний момент майже все, що друкується на 3D-принтерах, створюється з небіологічних матеріалів, і це обмежує застосування технології: не можна ж надрукувати повнофункціональне легке з пластмаси. Хоча вирощені органи і тканини — це вже не дивина, а реальність.
Тому головна і основна мета вчених зараз — довести до розуму технологію 3D-биопринтинга, яка дозволила б друкувати тканини і клітини, а то й цілі органи.
Досягнення цієї мети — справа нешвидка, хоч до неї і йдуть як великі наукові інститути, так і невеликі стартапи. Проте деякі зрушення вже є. Наприклад, вчені з Гарварда та MIT надрукували мережа крихітних волокон, вкритих клітинами ендотелію. Потім волокна були видалені, а клітини залишилися і зберегли свою форму — форму капілярної мережі.
Інші вчені з Університету Твенте, працюють над тим, щоби друкувати клітини підшлункової залози на поверхні з альгінату і желатину. На думку биоинженеров, подібні клітини не будуть руйнуватися імунною системою людини, а значить, після пересадки хворому на діабет пацієнту зможуть нормально функціонувати. На даний момент проходить випробування технології і пошуки ще більш ефективних шляхів реалізації ідеї. В той же час те, що надруковані клітини виконують свою основну функцію — виробляють інсулін, — вже доведено.
Косметичні гіганти — Procter & Gamble і l'oréal — також включилися в бор��бу. Компанії оголосили, що незалежно один від одного працюють над створенням людської шкіри, яку можна буде друкувати на принтері. Подібна шкіра буде використовуватися для тестування косметичних зразків (кремів, лосьйонів), однак з часом їй можна буде знайти і більш фантастичні застосування (як щодо омолодження, наприклад?).
Віддалені перспективи
Поки вчені навчаються друкувати «легкі» речі — клітини і найпростіші тканини. Більш складні органи (наприклад, придатне серце) ще навіть не на порядку денному. І, ймовірно, ми їх не ув��дім кілька десятків років. По-перше, тому що, незважаючи на порівняно хороше фінансування вивчення биопринтинга, технологія досі приголомшливо дорога (3D-биопринтеров у світі всього кілька десятків). По-друге, тому що «складні» органи влаштовані складно, а їх працездатність визначається не тільки формою — потрібно враховувати куди більше факторів. В-третіх, тому що навіть після створення такого продукту потрібні будуть роки для тестування і всебічного докази безпеки.
Якщо все-таки биопринтинг розквіті�� в повну силу, це дозволить вирішити одну з найбільш нагальних проблем медицини — дефіцит донорського матеріалу, з-за якого щорічно помирають сотні тисяч людей. І, в перспективі, привести нас до значного збільшення тривалості життя. (Якщо, звичайно, не відмовляться від технології років через десять — як у свій час відмовилися від багатьох колись здавалися перспективними ідей (наприклад, створення повністю штучного серця, що працює так само, як зараз).
Ганна Kirikov
Фото thinkstockphotos.com