Продолжение поста «Новая кожа, в которой я живу: первая в мире операция на человеке с помощью биопринтера, созданного в НИТУ МИСИС»
Здравствуй, любознательный читатель!
Сотрудники Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС решили не нарушать добрую традицию и подготовили ответы на вопросы дорогих сердцу пикабушников. Погнали!
- Потому что качественный результат можно получить только благодаря технологии роботической печати. Она позволяет напечатать сложную решётчатую структуру (с точным диаметром пор и их верным расположением в пространстве, а не на плоскости), которая доставляет питательные вещества до клеток, находящихся в гидрогеле. Также такая структура помогает отводу экссудата, что крайне важно при заживлении кожи. Распылять клетки нельзя, так как они погибнут в полете. Сама суть биопечати заключается в правильном расположении живых клеток в пространстве, чтобы получился орган (кожа, кстати, самый большой по площади орган человека). Таким образом, ни один другой метод, кроме печати геля с помощью роботической руки по 3Д-модели раны, не позволить достичь желаемого результата. Печать эквивалентов кожи - это первый шаг в биопечати. Может когда-нибудь мы научимся и распылять на рану биочернила, но скорее всего наука пойдет по пути создания не спрея, а медицинских капсул. Типа той, которую нам показали в фильме "Пассажиры" Мортена Тильдума.
Более подробно о механизме нанесения геля и послеоперационном процессе заживления (с фотографиями не для слабонервных) вы можете прочитать в нашей статье “Commercial articulated collaborative in situ 3D bioprinter for skin wound healing”, Aleksandr A. Levin, Pavel A. Karalkin, Elizaveta V. Koudan, Fedor S. Senatov, Vladislav A. Parfenov , Vladislav A. Lvov.
- Существуют исследования, доказывающие, что робот перемещается в пространстве примерно в 10 раз быстрее и точнее, чем человек. Более подробно прочитать про преимущества данной технологии можно в следующих статьях: “Criteria for Comparison of Robot Movement Trajectories and Manual Movements of a Doctor for Performing Maxillofacial Surgeries”, Andrei A. Vorotnikov, Daniil D. Klimov, Elena A. Melnichenko and Yuri V. Poduraev
“A Robotic System for Hydrogel 3D Printing on Complex Surfaces”, Levin Aleksandr, Vorotnikov Andrei, Parfenov Vladislav, Hesuani Usef, Mironov Vladimir & Poduraev Yuri.
- Печатающая головка устроена сложнее, чем кажется. На фланце робота установлен дозатор, автоматически управляющий положением штока шприца. На фото виден только медицинский шприц с биочернилами.
- Шаг в клиническую практику уже сделан. Это уже событие мирового уровня, факт свершился. Операция прошла успешно. Радоваться уже можно) Но в области роботической печати предстоит провести дальнейшие исследования: улучшать точность и скорость печати, переходить к более сложным дефектам, комбинациям ранений костей и мягких тканей. Тогда применение действительно станет массовым.
- Как и после любой операции, после заживления остается шрам.
- Лабораторным образцам официальные названия давать не принято. Внутри коллектива мы говорим просто “Рука”) Конкурс на новое имя пока проводить не будем, но если вы напишите в комментариях свои идеи - с удовольствием почитаем и может вдохновимся.
- Над реализацией работала большая мультидисциплинарная команда. Для разработки установки и ПО - инженеры-робототехники. Для разработки материала - биоматериаловеды и химики. Для подготовки клеточного материала - биологи. Для постановки хирургических задач - медики.
В НИТУ МИСИС есть три магистерских программы по этим направлениям: iPhD Биоматериаловедение, Биомедицинская инженерия и биофабрикация, Нейроинженерия и тераностика. И студенты являются участниками всех наших проектов. Поступайте и создавайте будущее вместе с нами!
- Костную ткань также возможно нарастить, есть исследование по печати кости на кролике. Подробности в статье: “Robotic in situ 3D bio-printing technology for repairing large segmental bone defects”. Lan Li, Jianping Shi, Kaiwei Ma, Jing Jin, Peng Wang, Huixin Liang, Yi Cao, Xingsong Wang, Qing Jiang.
- Робот-манипулятор производит компания РобоПро, рабочий орган и ПО - НИТУ МИСИС совместно с 3Д Биопринтинг солюшенс.
- 3D Bioprinting Solutions – отечественная лаборатория биотехнологических исследований, которая разрабатывает и производит биопринтеры, материалы в области трехмерной биопечати, новые технологии в биофабрикации, а также лекарственные препараты. Они создали биопринтер Орган.Авт, с помощью которого на Международной Космической Станции в 2018 году впервые в мире были напечатаны органные конструкты, а также в 3D Bioprinting Solutions под руководством пионера мировой биопечати проф. Владимира Миронова в 2015 году напечатан первый в мире функциональный орган - щитовидная железа (для мышки).
На этом пока всё, спасибо вам за вопросы и поддержку! Нам очень приятно!
Мы пошли патентовать нейроимплантат для восстановления спинного мозга после травмы. Можете пока сюда кидать вопросы, если интересно из чего же, из чего же, из чего же он сделан. Как зарегистрируем - ответим. Пока все секретики раскрывать не будем.
Кто дочитал до конца и хочет пообщаться лично - милости просим в наш уютный канальчик (да, простите, мы понимаем, что на Пикабу такое не любят, но как вы еще нас найдете?), у нас там есть бот, куда вы можете скидывать ваши вопросы и узнавать научные новости только по биоинженерии. Мы на связи) Кстати, 20 апреля 2024 г. в Университете МИСИС пройдёт День открытых дверей, приходите пообщаемся лично! До скорых встреч!