Сегодня от 3D-принтеров ждут настоящего переворота во всех сферах человеческой деятельности. В том числе и в медицине. Предположительно, при помощи этого оборудования проблема донорства будет решена окончательно. Ведь практически любую часть тела или орган можно будет просто напечатать. И как бы фантастично это не звучало, но уже сейчас учёные добились поразительных результатов в этом направлении.
Ушная раковина
Как минимум 1 из 12 500 новорождённых рождается с микротией — состоянием, которое может привести к проблемам со слухом из-за неправильного развития ушной раковины или её полного отсутствия. В таком случае предпринимаются попытки хирургического вмешательства, или может потребоваться полная замена раковины. До этого момента использовались искусственные имплантанты, которые нередко отвергались организмом.
Но используя 3D-принтер уже можно создать ушную раковину из живых клеток. Орган сначала моделируется в программе SolidWorks CAD (причём нетрудно создать точную копию другого уха методом 3D-сканирования), а затем печатается с использованием особого геля высокой плотности, состоящего из клеток, взятых из бычьего хряща — их требуется порядка 25 млн. Коллаген (белок, обеспечивающий прочность и эластичность ткани) «добывается» из крысиных хвостов. После процедуры «распечатки» требуется порядка 3 месяцев инкубационного периода.
Будучи полностью натуральной, такая ушная раковина охотнее принимается организмом. Вероятность отторжения значительно ниже. Методика разработана учёными из Корнельского Университета.
Кстати, уши можно печатать не только для лечения заболеваний или травм. Так, учёные из Принстонского университета занимаются созданием специальных ушей, способных улавливать радиосигналы. Предполагается, что такие дополнения пока будут очень полезны для различной электроники, а в дальнейшем смогут расширить возможности человека.
Почки
Как известно, с больным сердцем или желудком человек может более-менее нормально жить долгие годы. Больные же почки обычно означают значительно сокращение срока жизни. Однако произвести «замену» бывает подчас крайне трудно или просто невозможно из-за отсутствия подходящего донора. И возможность «конвейерного» производства почек спасла бы жизнь десяткам тысяч людей по всему миру.
Над технологией 3D-распечатки почек сейчас работают учёные из американского института регенеративной медицины Wake Forest. Для создания нового органа берутся клетки непосредственно из органов больного. То есть значительно увеличивается шанс того, что его организм охотнее примет имплантант, который будет мало чем отличаться от заменённого.
К сожалению, пока это только проект, но с очень радужными перспективами. Вполне вероятно, что уже в самое ближайшее время учёные научатся создавать почки под «любые запросы».
Кровеносные сосуды
Команды учёных из Пенсильванского университета и Массачусетского технологического института сейчас работают над созданием печатных кровеносных сосудов. Для работы используется принтер, разработанный проектом RepRap и специально созданное для таких целей ПО.
В основе будущих сосудов — сахар, грибки плесени и особые полимеры, получаемые из кукурузы. Причём сахар нужен только для придания формы, впоследствии он вымывается водой.
Однако, получаемые сосуды пока нельзя использовать в человеческом теле. Но ведь речь идёт только о разработке самих принципов. Но умение создавать кровеносные сосуды, не отличимые от настоящих — важный шаг на пути создания любых человеческих органов посредством 3D-принтеров.
Кожа
Учёные из уже упомянутого выше института регенеративной медицины Wake Forest, занимаются также и разработкой методики, когда кожа будет не пересаживаться с других участков тела пострадавшего или от донора, а печататься прямо на поражённой зоне.
«Распечатке» предшествует предварительное сканирование и составление карты раны пациента. При создании кожи будут использоваться различные белки и ферменты, вроде фибриногена, коллагена, тромбина и т. п., каждый из которых участвует затем в процессе создания клеток.
Конечной целью ставится создание компактного 3D-принтера, который можно будет использовать в зонах бедствия или на войне.
Кости
Ежегодно тысячи людей получают сложные переломы костей, восстановление которых очень сложно с применением традиционных методов. Методика же, над которой сейчас работают учёные из Университета штата Вашингтон, хороша тем, что позволит создавать замену любым костям в теле человека.
Для создания трансплантатов решено использовать особый керамический порошок. После завершения печати готовую кость подвергают термической обработке — нагревают до 2282 градусов в течение 120 минут. Готовое изделие похоже по своим свойствам на человеческую кость и может быть использовано в организме.
В данном случае процесс печати не слишком сложен. Подобная технология уже активно используется при создании некоторых частей электродвигателей. Таким образом, именно распечатка костей выглядит наиболее законченной технологией, массовое применение которой вполне возможно уже в самом скором времени.
Кстати, это уже не первая попытка использования 3D-принтеров для распечатки костной ткани. Всё те же неутомимые исследователи из института регенеративной медицины Wake Forest работают также и над технологией создания хрящей для лечения различных травм костных тканей.
Итог
Все описанные выше технологии находятся в стадии лабораторного тестировани и не используются врачами в повседневной практике. Однако сам факт их появления даёт надежду на исцеление миллионам людей. Идеи полного восстановления организма уже не выглядят чем-то фантастическим, это дело будущего, причём вполне возможно, что ближайшего.