По данни на ООН, от 15 до 30% от болните умират, защото не дочакват донорски органи. Затова учените търсят способи да ги създават изкуствено.
Един от способите е биопечат на 3D принтер. Технологията е сложна, с множество нюанси, но прогресът е неумолим – науката движи медицината напред, извеждайки я на ново ниво.
Как се печатат човешки органи днес
Неотдавна в САЩ напечатаха човешко ухо от клетки на 20-годишна жена. Девойката страдала от микротия – рядко вродено заболяване, при което двете външни уши били недоразвити или напълно отсъствали.
Учени от компанията ЗDBio Therapeutics първоначално сканирали здравото ухо на пациентката, след това вземат проби от хрущял и на основата на тях култивирали толкова клетки, колкото им е нужно за второто ухо.
Полученият материал смесели с биооцветители на основата на колаген, пуснали ги на ЗД принтер и напечатали изкуствен орган.
Вграден имплант под название AuriNovo вече минава клинични изпитвания. Напечатаното на принтер ухо на практика е невъзможно да се отличи от истинското. Освен това имплантът способства за възстановяване на слуха.
Разработчиците очакват тяхната технология в бъдеще значително да подобри качеството на живот на хората с микротия. Освен това те се надяват, че може да се приложи за възстановяване на други хрущялни части на тялото – например, на носа.
Методът на биопечат в медицината се използва все по-често. Първите експерименти в тази област на обикновени битови ЗД принтери, които модернизирали в лабораторни условия.
Това е било преди 20 години, в самото начало на 21-ви век. През 2018 г. световният пазар на ЗД печат се оценява на 973 милиона долара, през 2022 г. анализаторите очакват ръст до 33 млрд. долара, а към 2027 г. – над 40 млрд.
Сърце и черен дроб на ЗД принтер
За пионер в отрасъла се смята американската компания Organovo. Инженерите за първи път разработват технология, позволяваща печат на чернодробна тъкан.
Също те печатат бъбреците, които запазват своята работоспособност в продължение на 2 седмици. На тези органи се тестват медицински препарати. Използваните Organovo 3D принтери вече могат да създават тъкани за хирургия и трансплантация.
Разработено е и устройство, на което е напечатана и трансплантирана щитовидна жлеза на опитна мишка.
Технологията на биопринтинг предявява строги изисквания към оборудването. Първо, необходими са много малки приставки с дебелина по-малка от човешки косъм.
Второ, необходима е висока точност, за да се поставят клетки там, където са най-нужни. Трето, използват се биооцветители, които след това функционират като нормална тъкан.
Също така е необходимо създаване на микроканали, които ще хранят част от клетките, нещо като заместители на кръв.
През 2019 г. в Израел за първи път напечатаха човешко сърце. Учените култивираха клетки на сърдечен мускул от стволови клетки, които на свой ред, са препрограмирани от мастни.
Процесът отнема 3 часа. Сърцето, което е получено, е напълно биосъвместимо и е подходящо за пациента. Това е пълноценен работещ орган.
Истината е, че пациент за такъв орган би трябвало да се търси някъде в Лилипутия – с размер то е само 2,5 см.
Въпреки това авторите на експеримента изразяват надежда, че след 10 години ще могат да напечатат сърце, което е напълно готово за трансплантация на човек.
Генерация отвътре
Преди няколко години в Института по регенеративна медицина в САЩ е създадено устройство, което печата 2 слоя собствена кожа на пациента директно на неговата рана. Но и в този случай има някои особености – в ролята на пациент са опитни животни.
Още по-далеч са стигнали китайски учени. Те са представили роботизиран микропринтер, който може да се внедрява в човешкия организъм, и да започне да произвежда нови тъкани.
Устройството е с 3 см. на ширина и с 4,3 см дължина. Въвежда се в тялото с миниатюрни разрези. Попадайки вътре увеличава размерите си до 6 см и започва да формира нови тъкани, използвайки триизмерния печат. Когато завърши работата си, микропринтерът се разтваря.
Китайски изследователи са убедени, че така може да се лекува язва на стомаха и други увредени вътрешни органи.
Подобни патологии има всеки 8-ми човек на света, а обичайните методи на лечение имат определени недостатъци. Роботът принтер, произвеждащ живи тъкани за формиране на тъкани и органи, който може да се активира в стомашно-чревния тракт, където е язвата.
В по-далечно бъдеще, когато технологията се доработи, тя ще дойде на помощ на хората, които очакват трансплантация на органи. Тогава тези органи ще могат да се напечатват от собствените клетки.
