Студенты магистратуры Инженерно-физического института биомедицины (ИФИБ) НИЯУ МИФИ приступили к работе по созданию искусственных хрящей методом трехмерного биопринтинга под руководством доцента ИФИБ НИЯУ МИФИ Владимира Миронова. В университете планируют развивать направление лазерной биопечати волос.
Биопринтинг – роботическая послойная биопечать трехмерных тканей и органов по цифровой модели из живых клеток и биоматериалов (в основном гидрогелей). Пионер этого направления Владимир Миронов впервые в мире в 2015 году напечатал на биопринтере щитовидную железу мыши. Искусственный орган был пересажен лабораторному животному и функционально прижился в организме.
В последние годы ученый с коллегами развивает космический биопринтинг на МКС. Это новое, передовое направление в печати биологических объектов. Особенность экспериментов в том, что они позволяют избавиться от специальных подложек – «скаффолдов», на которых выращиваются биологические ткани. Многоклеточные сфероидные микроагрегаты (сфероиды) слипаются друг с другом в невесомости без контакта с внешней поверхностью.
«Космический биопринтинг позволяет обойти ограничение, связанное с вязкостью гидрогеля, который используется для печати. Гидрогель, который дает хорошую точность печати, не очень биосовместим с клетками. Жидкий гидрогель более совместим с клетками, но он при печати может полимеризоваться, от этого страдает качество печати и точность воспроизведения заданной программы и формы. А в космосе, в невесомости, можно использовать более жидкий, более совместимый гидрогель, при этом качество печати и формы не страдает», – рассказал он.
По словам Владимира Миронова, космос дает биопринтингу более благоприятные условия и расширяет выбор материалов и методов. Испытания нового метода на установке «Орган.Авт» продолжаются на МКС уже более двух лет.
Эксперименты по биопринтингу начались также в лабораториях ИФИБ НИЯУ МИФИ. Ведущий ученый научит студентов магистратуры печатать хрящи для лечения больных острым артритом.
«Хрящ у человека не регенерируется. Мы хотим сделать сфероиды из клеток хряща и печатать эту ткань прямо в операционной. Надеемся добиться излечения пациентов за полгода. В НИЯУ МИФИ мы уже научились делать сфероиды и скоро перейдем к экспериментам с клетками – зрелыми человеческими хондроцитами и хондробластами – с применением методов лазерной нанохирургии и с использованием генераторов переменного магнитного поля. Провели эксперименты на животных и планируем получить разрешение для лечения добровольцев. К концу года рассчитываем впервые в мире напечатать хрящ», – рассказал Миронов.
Также ученый вместе со студентами Инженерно-физического института биомедицины рассчитывают развить направление лазерной биопечати волос. По мнению Владимира Миронова, это вполне реально, но пока очень дорого. Если удастся снизить стоимость этого метода, он произведет революцию в сфере услуг.
«Человеческие волосы можно напечатать за час при наличии соответствующего оборудования. ИФИБ НИЯУ МИФИ дает широчайшие возможности для экспериментов с лазерами и наночастицами, необходимых для биопринтинга. У студентов есть отличная возможность стать специалистами в новом, крайне востребованном направлении», – заключил он.
В магистратуре ИФИБ НИЯУ МИФИ можно получить образование по направлениям «Медицинская физика ядерной медицины», «Медицинская физика лучевой диагностики и терапии», «Биомедицинская фотоника», «Перспективные полупроводниковые лазеры и технологии», «Высокотехнологичные диагностические системы», «Биомедицинские нанотехнологии» и «Химические технологии лекарственных средств».