С помощью 3D-принтера будут печатать аналоги тканей и органов человека из специальных "чернил". В качестве таких "чернил" используют биоматериалы: гидрогели и первичные культуры человеческих клеток.

С помощью биопечати ученые СамГМУ смогут создавать аналоги хрящевой и костной тканей, кожных покровов человека, а также поджелудочной железы. Это позволит открыть новые направления в лечении заболеваний опорно-двигательной системы, сахарного диабета, хронического панкреатита, а также тяжелых и распространенных повреждений кожи (трофических язв, ожогов, огнестрельных и осколочных ранений).

Как пояснила руководитель Центра биомедицинских клеточных продуктов Центра НТИ СамГМУ, доктор медицинских наук Лариса Волова, главное преимущество разрабатываемых продуктов - в том, что они созданы на основе первичных культур собственных клеток человека и гидрогелей, получаемых из донорских человеческих материалов, обработанных по собственной технологии. По своей структуре и составу они идентичны тканям пациента. Благодаря этому практически отсутствует риск неприживления продуктов 3D-печати.

"Клетки мы получаем из зубной пульпы, костного мозга, пуповины, жировой, костной, хрящевой тканей и других источников, - говорит Лариса Волова. - Другими словами, используются живые человеческие клетки, которые выполняют положенные им функции. Для хранения биоматериалов будет создан мастер-криобанк клеток, а также усовершенствован уже существующий в СамГМУ банк тканей. Планируется проведение на животных доклинических исследований напечатанных конструкций и материалов на 3D-биопринтерах".

Сейчас еще в одном подразделении СамГМУ - НИИ биотехнологий - реализуется проект "Клеточные линии и тест-системы, биомедицинские клеточные продукты для регенеративной, персонифицированной медицины и фармации". В ходе этого проекта ученые получают первичные клеточные культуры человека из различных новых источников для нескольких целей, например, для проведения доклинических исследований in vitro ("в пробирке") эффективности и безопасности медицинских продуктов: медизделий, лекарств. А также для создания универсальной клеточной тест-системы для оценки in vitro биологической активности фармацевтических средств. С их помощью можно проводить сравнительный анализ оригинальных препаратов, дженериков и биоаналогов, а также проводить раннюю диагностику, прогнозирование и определение схемы лечения социально значимых заболеваний воспалительного и аутоиммунного характера: подагры, ревматоидного артрита, псориаза и других.

Подобные тест-системы уже разработаны в НИИ биотехнологий и успешно прошли апробацию. Недавно их закупило фармацевтическое предприятие и проверяет на них эффективность разрабатываемых лекарств. Первичные клеточные культуры человека, используемые в тест-системах, максимально отражают физиологические процессы, которые происходят при различных заболеваниях, в том числе на фоне применения медицинских продуктов.

Еще один проект НИИ биотехнологий СамГМУ - масштабирование производства, а также трансфер на российский и международный рынки серийных и индивидуальных биоимплантатов "Лиопласт"®. Ученые также разрабатывают новые способы их клинического применения. "Лиопласт"® планируют использовать в персонифицированной регенеративной медицине с помощью технологий 3D-моделирования, прототипирования и обработки материала.

"Биотехнологии позволяют получить гибридные продукты клеточной и тканевой инженерии с заданными характеристиками из биологических материалов для применения в регенеративной медицине, - говорит Лариса Волова. - Наиболее адаптированные к организму человека продукты биоинженерии производятся из материалов аллогенного происхождения, то есть из донорских".

На базе НИИ биотехнологий уже организовано серийное производство по разработанной в СамГМУ и запатентованной технологии более 180 различных видов аллогенных бионических имплантатов из соединительных и опорных тканей человека. Биоимплантаты применяют в регенеративной медицине для реконструкции дефектов костей после травм и различных заболеваний. Когда биоимплантат устанавливают в область дефекта, он восстанавливает структуру кости, встраивается в нее и постепенно замещается собственной костной тканью пациента.

Благодаря тому, что имплант имеет биологическое происхождение и структуру, которая полностью соответствует натуральной костной ткани, он обеспечивает максимально естественный, правильный процесс регенерации. Биоимплантаты "Лиопласт" абсолютно безопасны для окружающих тканей и организма человека. "Лиопласт" применяется в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии, нейрохирургии, оториноларингологии и офтальмологии у взрослых и детей.

"Сегодня потребности профильного рынка диктуют нам необходимость масштабировать производство бионических имплантатов, наряду с расширением их спектра, - комментирует Лариса Волова. - Это возможно за счет увеличения числа новых источников аллогенных тканей. А также за счет изготовления биоимплантатов по индивидуальным параметрам пациента с использованием технологий прототипирования и 3D-моделирования. Таким образом мы реализуем персонифицированный подход в регенеративной медицине".

В ходе реализации проекта ученые используют новые источники аллогенного биоматериала для инновационных биоимплантатов, создают новые бионические продукты из дентина, лиофилизированного хряща, твердой мозговой оболочки и других материалов. Также разрабатывается программный модуль для получения персонализированной 3D-модели биоимплантатов по данным КТ и МРТ пациента и многое другое.