Бороться с раком собираются с помощью изделий, напечатанных на 3D-принтерах
Хотя технология трёхмерной печати существует уже более трёх десятков лет, многим она до сих пор представляется не более чем экзотическим способом изготовления объемных сувениров из пластика. Не тут-то было! 3D-принтеры давно заняты созданием серьезных вещей, таких как детали для самолетов и космических кораблей, модели и формы для литейного производства, протезы и импланты, строительные блоки и нестандартная мебель. Эти принтеры умеют даже частично воспроизводить самих себя!
Главным достоинством технологии считается её способность изготавливать точно по компьютерной модели объемные объекты, которые невозможно получить никаким из иных ныне существующих методов.
Для медиков 3D-принтер стал просто находкой. Ортопеды и стоматологи стали печатать на этой чудо-технике уже упоминавшиеся протезы и импланты для своих пациентов. Изделия получались индивидуализированные, "заточенные" под конкретного человека. Однако в медицине есть гораздо более важные задачи, чем замена зубов и костей - это спасение от смертельно опасных заболеваний. Например, от рака, которому пока отдали второе место в мировом рейтинге причин преждевременной смертности, но прочат первое.
Одной из основных задач в онкологии является поиск методик, позволяющих не только эффективно удалять раковую опухоль, но и сохранять при этом расположенные рядом с опухолью здоровые ткани. Но как, вы спросите, здесь может пригодиться 3D-принтер?
В Великобритании с помощью 3D-принтера стали создавать точные модели опухоли конкретного онкобольного и расположенных рядом с ней органов. В напечатанные 3D-модели вводили жидкость, содержащую радиофармпрепарат. Такой препарат призван убивать клетки опухоли радиоактивным излучением. Испытание препарата на модели позволяет понять силу разрушительного воздействия радиации как на опухоль, так и на окружающие здоровые ткани и найти оптимальную дозировку радиофармпрепарата для пациента.
А американцам даже удалось использовать 3D-принтер для выращивания живой раковой опухоли. Не в человеке, конечно, а в лаборатории. Её напечатали из злокачественных клеток, внедренных в объемную структуру, состоящую из желатина, альгината натрия и белка фибрина. На этой трёхмерной живой модели исследователи из Дрексельского университета в Филадельфии изучали поведение опухоли и её реакцию на лечение.
Главным диагностическим методом в онкологии считается биопсия, когда производится иссечение маленького кусочка опухолевой ткани для определения вида и степени её злокачественности, составления прогноза развития заболевания и подбора программы лечения. При этом для биопсии надо проникнуть точно к месту опухоли сквозь окружающие её ткани. Обычно это делает врач, контролируя свои действия посредством аппарата УЗИ или томографа. Процесс этот сложный, требующий высокой концентрации даже для опытного специалиста.
Живые ткани, напечатанные на 3D-принтере. Фото: GLOBAL LOOK press
Ученые из Университета Твенте в нидерландском городе Энсхеде предложили доверить эту скрупулёзную работу роботу. Но его использование одновременно с МРТ невозможно. Ведь сильные магнитные поля томографа будут взаимодействовать с металлическими деталями робота. Выход нашли такой: создать робота для биопсии из пластика, а его детали напечатать на 3D-принтере. Так и сделали. Пластиковый робот для биопсии, названный Stormram 4, вышел компактным, что позволило ему легко умещаться внутри томографа.
Stormram 4 получил награду на конкурсе хирургических роботов Surgical Robotic Challenge, который проходил в рамках международного симпозиума Hamlyn в Лондоне. Робот приводится в движение давлением воздуха, которое нагнетается через пятиметровые гибкие трубки-воздуховоды. Таким образом с помощью подачи воздуха извне удается управлять Stormram 4. Задача робота — в автоматическом режиме подвести иглу именно к тому месту, где томограф выявил опухоль, и взять оттуда кусочек биоматериала.
В настоящее время Stormram 4 приспособлен для проведения биопсии опухолей, возникающих в молочной железе. Но его создатели планируют использовать робот и для лечения рака молочной железы. Если оснастить его специальной иглой, которая способна сильно нагреваться либо сильно охлаждаться, можно заняться уничтожением раковых клеток путём воздействия на них раскаленным или ледяным кончиком иглы.
Когда Stormram 4 успешно пройдёт все клинические испытания, его, вероятно, запустят в серию. Это значит, что у 3D-принтеров снова прибавится работы.