Российские ученые планируют печатать искусственные органы и анатомические модели на 3D-принтере

Это возможно благодаря трем установкам для трехмерной печати на кафедре химического и фармацевтического инжиниринга Менделеевского университета, под руководством Натальи Меньшутиной, доктора технических наук, член-корреспондента Швейцарской академии наук.

Аддитивные технологии помогут сделать серьезный шаг на пути к персонализированной медицине. Возможность совмещения процессов аддитивного производства и способов сушки позволит создавать уникальные имплантаты под конкретного пациента.

Данный подход значительно снизит риски отторжения трансплантированных тканей и органов, а также существенно сократит очереди на трансплантацию»,

— считает Павел Цыганков, кандидат технических наук, научный сотрудник кафедры химического и фармацевтического инжиниринга.

Трехмерные модели, напечатанные с помощью аддитивных технологий и компьютерной томографии — незаменимое достижение в области медицины. Трехмерные снимки больных органов трансформируются в картинку с высоким качеством, а затем преобразуются в 3D-модели.

В современной медицине уже успешно применяются такие продукты аддитивных технологий, как искусственно выращенная человеческая кожа, биосовместимая костная и хрящевая ткань, напечатанные органы с онкологическим процессом для изучения влияния лекарств на опухоли, стоматологические импланты, протезы, коронки, индивидуальные слуховые аппараты, ортопедические протезы и пр.

3D-принтер Phrozen Shuffle XL Lite для получения изделий высокого разрешения задействует фотополимерные смолы. Создание трехмерного объекта происходит за счет отвердевания фотополимерной смолы с помощью жидкокристаллической матрицы с ультрафиолетовым излучением. Качество конечного изделия определяется разрешением установленного экрана. Данная технология перспективна для получения биосовместимых имплантатов, которые полностью соответствуют анатомическим особенностям пациентов.

3D-принтер Wanhao Duplicator 6 Plus применяет технологию экструзии термопластичных полимеров. Формирование слоя трехмерного изделия происходит за счет экструдирования предварительно нагретого материала через сопло на поверхность рабочей области. После экструзии на поверхность рабочей области происходит отверждение и нанесение следующего слоя. Данная установка будет использована при получении высокоэффективных матриксов для роста микроорганизмов с целью повышения продуктивность биотехнологического процесса.

3D-принтер собственной конструкции, реализующий трехмерную печать с использованием вязких и текучих материалов, позволяет получать гидрогели со сложной геометрией. Такие гидрогели сушат в среде сверхкритического диоксида углерода или с использованием процесса сублимации. Данный подход позволяет контролировать структуру конечного объекта не только на макроуровне за счет проектирования геометрии в системах автоматизированного проектирования, но и на наноуровне за счет варьирования химического состава материалов для печати и способа сушки. Полученные материалы будут использованы в костной и тканевой инженерии, при получении высокоэффективных сорбентов и катализаторов.

Прямо сейчас РХТУ им. Д.И. Менделеева ведет переговоры с научными хирургическими центрами на тему печати анатомических моделей органов для обучения студентов, что даст им возможность проектировать, визуализировать, облекать в физическую форму свои идеи и тестировать их в реальных условиях.

26.07.2021