3D-печать в медицине: от открытий к практике

Алёна Герасимовская и Елизавета Сурнина – девятиклассницы лицея во время проведения городской научно-практической конференции, которая состоялась ещё до того, как город ушёл в режим самоизоляции, продемонстрировали человеческое сердце. Прототип человеческого мотора они спроектировали и изготовили самостоятельно.

Эта тема весьма актуальна в современном мире, говорят Лиза и Алёна. За два десятилетия развития 3D-печать выросла от небольших исследовательских лабораторий до огромной миллиардной индустрии, ответственной за изготовление всевозможных вещей: игрушек, наручных часов, частей механизмов, продуктов питания. Сейчас учёные работают над возможностью применения аналогичных технологий в области медицины. Но печатать живыми клетками гораздо сложнее, чем с помощью пластика или металла. Лаборатории во всём мире научились печатать прототипы частей тела: клапанов сердца, ушные раковины, искусственные кости, мениски, трубки сосудов и кожу для пересадок.

Большинство органов имеют довольно сложные структуры, с десятками типов клеток и сложными взаимосвязями. Та же печень выполняет более 500 функций. Органы изнашиваются и разрушаются с течением времени, иногда это происходит неожиданно, и очень часто предоставить донорские органы для трансплантации не представляется возможным. Печать органов на биопринтерах в лабораториях может решить эту проблему.

– 3D-печать играет важную роль в здравоохранении, – говорит Елизавета Сурнина. – Применение такого способа воссоздания органов человека стало новым этапом развития медицины. Будущее медицины за 3D-принтерами!

– В настоящее время биопринтеры используются для создания протезов различных частей тела, таких, например, как уши и конечности (для страдающих параличом), – поддерживает подругу Алёна Герасимовская. – Осталось совсем немного времени до того момента, когда людям не потребуется донор для того, чтобы выжить. Донорами для людей станут 3D-принтеры, и тогда настанет эра «распечатанных» людей.

Подобного рода протезирование уже применяется во многих медицинских сферах, например, в стоматологии создаются не только зубы в отдельности, но и челюсть целиком. Уже были случаи «распечатки» различных желёз, глаз, межпозвоночного диска, бедренной кости и даже нового черепа для пациента, который потерял 75% своего. Ожидается, что в ближайшие годы эта технология позволит создать ещё больше частей тела человека и поможет развитию сферы здравоохранения.

Сердце и печень – это ещё два органа, которые можно воссоздать с помощью 3D-печати. Ученицы лицея самостоятельно смоделировали и распечатали прототип сердца, который и продемонстрировали на научно-практической конференции. По словам девочек, печать самого главного органа человеческого тела, пусть и в таком, «пластиковом» виде, заняла больше суток!

Начинающие учёные рассказали, что в настоящее время печать органов ведётся послойно – из-за силы гравитации. Тем не менее, русские специалисты считают, что если эту процедуру проводить в состоянии невесомости, то орган можно сформировать под воздействием особого магнитного поля, что приведёт к более точным результатам печати. Учёные уже запланировали провести ряд тестов на борту Международной космической станции.

Лицеистки утверждают, что биопринтеры могут оказаться бесценными для медицинских учебных заведений. Так, биопринтеры смогли бы делать органы сразу с опухолями или другими дефектами, для тренировки хирургов до реальной практики в операционной. Этим очень интересуется Елизавета, так как планирует учиться на ветеринара. Алёна также поддерживает подругу, но ещё не решила, в какую профессию отправится. Но то, что она будет связана с медициной – это точно!

В настоящее время в любом специализированном аддитивном центре можно заказать печать:

• прототипов и готовых к применению имплантатов из разных материалов, в точности подходящих под индивидуальные характеристики;
• стоматологических протезов, а также механических и вживляемых протезов рук и ног;
• корсетов, применяемых с ортопедической целью;
• медицинских макетов на основании данных трёхмерного сканирования или МРТ;
• приспособлений медицинского направления, облегчающих работу специалистов.