Новая кожа, в которой я живу: первая в мире операция на человеке с помощью биопринтера, созданного в НИТУ МИСИС⁠⁠

Привет, пикабу! Рассказываем вам о новом прорыве Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС!

В Главном военном клиническом госпитале им. академика Н. Н. Бурденко провели первую в мире операцию с использованием биопринтера, который в режиме реального времени печатал биочернилами прямо на человеке. Аппарат состоит из роборуки, системы биопечати и компьютерного зрения. Устройство разработано учеными НИТУ МИСИС и пионерами российской биопечати, компанией 3Д Биопринтинг Солюшенс.

У пациента была обширная рана в области плеча и лопатки. Особую сложность придавало не только то, что эта часть тела была подвижна на протяжении всей операции из-за дыхания пациента, но и рельеф глубокой раны. Однако устройство справилось с этими трудностями благодаря особой системе сканирования дефекта мягких тканей.

В классической 3D-печати органы и ткани создаются отдельно на недвижимой подложке, помещаются в биореактор для «дозревания», а уже потом пересаживаются пациенту. Но ведь лучшим биореактором все-таки является сам человек! Пропуская целую технологическую ступень, биопринтер НИТУ МИСИС напечатал эквивалент ткани сразу в организм пациента, используя его же клетки. Это называется биопечатью in situ - непосредственно в рану во время операции.

Построение 3D-модели раны, расчет траектории подачи биополимера in situ, и саму биопечать робот провел без участия человека! Никаких джойстиков и пультов управления, только код, только хардкор. Но контроль работы устройства, конечно, было необходим, так что за ним следил инженер-робототехник.

Подготовка к операции была такой: хирург забрал из костного мозга клетки пациента, их смешали со специальным гидрогелем на основе коллагена, полученные «биочернила» поместили в шприц внутри биопринтера, а сам биопринтер с системой сканирования был размещен на конце «роборуки». Возможно, в скором времени и забор клеток биопринтер будет способен осуществить вместо хирурга… Следите за новостями!

Немного истории. Вся мировая биопечать началась в 2003 году с первой в истории публикации о трехмерной биопечати. Автором статьи был наш соотечественник Владимир Миронов, который является научным руководителем лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и профессором НИТУ МИСИС. Под его руководством компания, ставшая пионером отечественного биопринтинга, в 2014 году представила первый российский биопринтер – Фабион. Он до сих пор входит в топ-5 биопринтеров мира. Уже в 2015 году на нем напечатали первый в мире орган – щитовидную железу для мыши, которая в полной мере функционировала и продуцировала гормон. Затем стали развиваться разные ответвления биопечати, например, космическая магнитная биопечать. Космических магнитных биопринтеров в мире всего четыре – один на МКС, один в музее космонавтики на ВДНХ и два в Университете МИСИС.

Использование роботов для биопечати уже вылилось в отдельное направление биопринтинга. В ближайшие 10 лет станет возможной печать трубчатых органов (кровеносные сосуды, трахея и пр). В НИТУ МИСИС в рамках Передовой инженерной школы "Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии", партнером которой является Госкорпорация "Росатом", разрабатываются несколько технологий магнитной биопечати, при которой с помощью магнитного или акустического полей создаются небольшие кусочки кровеносных сосудов. В России – Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Томске – начинают формироваться целые кластеры биопринтинга.