Принтерские гонки: роборуку научили печатать хрящи и ткани на теле пациента

Роборука напечатает индивидуальные биоимпланты прямо во время операций. Российские ученые дополнили существующую технологию с помощью уникальной модульной насадки — «кисти», которая способна воспроизводить хрящи и мягкие ткани. Это возможно как в лабораторных условиях, так и непосредственно на пациенте. Подробнее о подходе, который открывает новые горизонты в лечении сложных и обширных ожогов, язв и других повреждений тканей, читайте в материале «Известий».

Роборука будет печатать хрящи и ткани

Ученые Центра компетенций НТИ на базе Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ) вместе с учеными НИТУ МИСИС разработали модульную насадку на роборуку, которая позволит печатать хрящи и мягкие ткани, в том числе во время операции прямо на пациенте.

— Мы планировали адаптировать роборуку под создание биоинженерных конструкций и персонифицированных имплантов с помощью биопечати тканей прямо на пациенте при лечении обширных ожогов, язв и других повреждений. Теперь благодаря разработанной насадке это станет возможным, — рассказала «Известиям» руководитель Центра биомедицинских клеточных продуктов ЦК НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ, директор НИИ «БиоТех» Лариса Волова.

Парк биопринтеров университета пополнился роборукой еще в ноябре 2023 года. Она предназначена для решения задач в области биофабрикации и 3D-биопечати, включая создание биопринтированных биоаналогов кожи и гиалинового суставного хряща. На сегодняшний день подобные роботы в стране не производятся.

Через разработанную насадку будут подаваться гидрогели и биочернила, которые наиболее адаптированы по своему составу к тканям пациента. Для этих целей в НИИ «БиоТех» СамГМУ разработан собственный гидрогель из биоимплантатов, полученных по оригинальной технологии.

— Робот может использоваться как высокотехнологичное устройство для биопечати сложных персонализированных имплантатов, полностью соответствующих геометрии заданной 3D-модели. Это возможно как в лабораторных условиях, так и непосредственно на пациенте. Во время операции движения роборуки синхронизируются с подачей биоматериала, учитывая движение тела, например, при дыхании. Такой подход открывает новые горизонты в лечении сложных и обширных ожогов, язв и других повреждений тканей, — отметил заведующий лабораторией биопринтинга НИИ «БиоТех» Николай Рябов.

Внедрение роборуки с биопринтером в практику

Путь внедрения подобных разработок в клиническую практику долгий, поэтому важно двигаться в этом направлении сообща. Так, НИТУ МИСИС выступает координатором консорциума «Инженерия здоровья», в который входят научные центры, медицинские организации, площадки промышленного выпуска, рассказал «Известиям» доктор физико-математических наук, директор Института биомедицинской инженерии национального исследовательского института Федор Сенатов.

— В рамках этого формата взаимодействуем с коллегами из СамГМУ. У нас сильные инженерные и материаловедческие компетенции, позволяющие успешно создавать передовые системы биопечати. Ранее МИСИС совместно с «3Д Биопринтингс солюшенс» разработали программно-аппаратный комплекс биопечати in situ: систему сканирования и биопечати, а также ПО. С его помощью год назад была проведена первая в мире операция с биопечатью на человеке в госпитале им. Н.Н. Бурденко, — отметил он.

Развитие технологий 3D-биопечати — крайне важно для развития отечественной регенеративной медицины и хирургии. Мировые тенденции показывают, что за созданием имплантатов методом аддитивных технологий и роботизированных инструментов — будущее, рассказал заместитель руководителя рабочей группы НТИ HealthNet по направлению «Биомедицина», научный консультант АО «Р-Фарм» Андрей Ломоносов.

— Технология будет востребована, поскольку имеет ряд преимуществ, таких как точность создаваемых имплантатов, ускорение заживления и сокращение времени на восстановление пациентов с тяжелыми травмами. Причем с помощью 3D-печати возможно будет создавать не регенерирующие элементы органов и тканей, например хрящи, — добавил он.

Станки биопечати, которые сейчас применяют, обычно стационарные, отметил старший научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Болков.

— Если можно печатать роборукой, это, конечно, очень здорово. Но надо посмотреть, чтобы всё это было отработано в деталях, потому что все-таки мы говорим о живом человеке. Но в целом это начало новой высокотехнологичной эры, — сказал он.

Технология биопечати представляет собой крайне перспективное направление, которое может существенно изменить подход к лечению разных органов и тканей. Однако для широкого внедрения в практику потребуется решить ряд технических и регуляторных вопросов, рассказал руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета, член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан Альберт Ризванов.

— Есть и технические сложности, например высокая стоимость оборудования и необходимость очень точной настройки роборуки. Еще одна проблема связана именно с биочернилами, чтобы они были биосовместимыми, обладали нужными механическими свойствами и поддерживали выживаемость клеток, — отметил эксперт.

По словам эксперта, разработки в этой области уже ведутся на достаточно хорошем уровне и вскоре мы сможем увидеть их эффективность и значимость в реальной практике. Однако, как отмечают эксперты, необходимо убедиться в том, что применение технологии безопасно для пациентов.