Как работает технология 3D-биопринтинга тканей и органов — Танека Джонс
-
0:07 - 0:12В настоящее время сотни тысяч людей
находятся в очереди на трансплантацию -
0:12 - 0:16таких важных органов,
как почки, сердце и печень, -
0:16 - 0:18которые могли бы спасти
немало человеческих жизней. -
0:18 - 0:21К сожалению, помочь всем нуждающимся
-
0:21 - 0:25не представляется возможным —
донорских органов постоянно не хватает. -
0:25 - 0:27А что, если вместо того, чтобы ждать,
-
0:27 - 0:31мы создали бы абсолютно новые,
индивидуальные органы «с нуля»? -
0:31 - 0:34Эта идея легла в основу
технологии биопринтинга — -
0:34 - 0:38активно развивающегося направления
регенеративной медицины. -
0:38 - 0:41И пусть мы пока не готовы начать
воспроизводить сложные органы, -
0:41 - 0:43мы научились печатать
простые ткани, -
0:43 - 0:45например, кровеносные сосуды и канальцы,
-
0:45 - 0:50отвечающие за обмен веществ
и продуктов жизнедеятельности. -
0:50 - 0:54Биопринтинг является «биологическим»
родственником 3D-печати — -
0:54 - 0:57технологии получения трёхмерных объектов
-
0:57 - 1:02методом послойного наращивания материалов.
-
1:02 - 1:05Но вместо привычных металлов,
пластмассы или керамики -
1:05 - 1:103D-биопринтер органов и тканей
использует «биочернила» — -
1:10 - 1:14биоматериалы, в состав
которых входят живые клетки. -
1:14 - 1:19Основу большинства биочернил составляют
богатые водой молекулы — гидрогели. -
1:19 - 1:22Они смешиваются
с миллионами живых клеток, -
1:22 - 1:24а также с различными
химическими веществами, -
1:24 - 1:27способствующими
взаимодействию и росту клеток. -
1:27 - 1:30В некоторых биочернилах
содержатся клетки только одного типа, -
1:30 - 1:35в других — сочетание нескольких типов, что
позволяет получать более сложный материал. -
1:35 - 1:38Предположим, вы хотите
распечатать мениск — -
1:38 - 1:40хрящевую прокладку в коленном суставе,
-
1:40 - 1:44предотвращающую трение
большеберцовой и бедренной костей. -
1:44 - 1:47Мениск состоит из хрящевых
клеток хондроцитов, -
1:47 - 1:51и чтобы изготовить биочернила,
таких клеток потребуется немало. -
1:51 - 1:55Данные клетки можно получить от доноров
и затем размножить в лаборатории. -
1:55 - 1:58Или их можно взять
из собственной ткани пациента -
1:58 - 2:03и тем самым свести к минимуму вероятность
отторжения изготовленного мениска. -
2:03 - 2:05Существует несколько методов 3D-печати,
-
2:05 - 2:09наиболее популярный из них —
микроэкструзионная печать. -
2:09 - 2:13При этом методе биочернила
загружают в ёмкость принтера, -
2:13 - 2:17а затем пропускают через круглое сопло
экструдера, или печатающей головки. -
2:17 - 2:20На выходе из сопла экструдера,
-
2:20 - 2:24диаметр которого составляет
не более 400 микрон, -
2:24 - 2:26получается непрерывная нить — филамент —
-
2:26 - 2:29толщиной с человеческий ноготь.
-
2:29 - 2:33Компьютерное изображение или файл
определяют порядок нанесения нитей -
2:33 - 2:37на плоскую поверхность или в жидкую среду,
-
2:37 - 2:41где напечатанный материал будет
оставаться, пока не стабилизируется. -
2:41 - 2:45Такой принтер работает довольно быстро
и, нанося слой за слоем, -
2:45 - 2:48печатает мениск примерно за полчаса.
-
2:48 - 2:52После печати некоторые биочернила
застывают почти мгновенно, -
2:52 - 2:54а другим для стабилизации необходимы
-
2:54 - 2:58ультрафиолет, дополнительные химические
реакции или физическое воздействие. -
2:58 - 3:00Если процесс печати пройдёт успешно,
-
3:00 - 3:02клетки синтезированной ткани
-
3:02 - 3:06начнут вести себя точно так же,
как и клетки биологической ткани: -
3:06 - 3:10взаимодействовать, обмениваться
питательными веществами и размножаться. -
3:10 - 3:11Мы уже научились печатать
-
3:11 - 3:14такие относительно простые
клеточные структуры, как мениск; -
3:14 - 3:18у нас есть успешный опыт имплантации
биопечатного мочевого пузыря; -
3:18 - 3:20а в результате пересадки
искусственных тканей -
3:20 - 3:23у крыс наблюдалась
регенерация лицевых нервов. -
3:23 - 3:27Учёным также удалось напечатать
ткани лёгких, кожи, хрящей, -
3:27 - 3:34и малоразмерные и полуфункциональные
модели почек, печени и сердца. -
3:34 - 3:37Однако воссоздание
сложной биохимической среды -
3:37 - 3:40главных органов человека является
колоссально трудной задачей. -
3:40 - 3:42В процессе микроэкструзионной печати
-
3:42 - 3:46может погибнуть огромное
количество клеток биочернил, -
3:46 - 3:50если отверстие сопла будет слишком мало́
или давление печати слишком велико. -
3:50 - 3:54Одной из самых трудновыполнимых задач,
стоящих перед учёными, является -
3:54 - 3:59обеспечение клеток полноразмерного органа
кислородом и питательными веществами. -
3:59 - 4:02Поэтому наибольшие успехи
на сегодняшний день были достигнуты -
4:02 - 4:04в биопечати плоских
и полых клеточных структур, -
4:04 - 4:07и именно поэтому неимоверные усилия
направляются на то, -
4:07 - 4:11чтобы научиться встраивать
кровеносные сосуды в биопечатные ткани. -
4:11 - 4:15Биопринтинг обладает огромным
потенциалом спасать жизни, -
4:15 - 4:17а также способствует
лучшему пониманию того, -
4:17 - 4:20как же на самом деле работают
наши внутренние органы. -
4:20 - 4:23Бесконечный ряд возможностей
открывает и сама технология, -
4:23 - 4:27включая биопечать тканей
со встроенной электроникой. -
4:27 - 4:32Сумеем ли мы когда-нибудь
превзойти возможности нашего организма -
4:32 - 4:36или подарить ему новые свойства,
наподобие несгораемой кожи? -
4:36 - 4:42Сможет ли трансплантация биопечатных
органов продлить жизнь человека? -
4:42 - 4:46И кому именно будет дано право
воспользоваться этой технологией -
4:46 - 4:49и её невероятными результатами?
- Title:
- Как работает технология 3D-биопринтинга тканей и органов — Танека Джонс
- Speaker:
- Танека Джонс
- Description:
-
Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/how-to-3d-print-human-tissue-taneka-jones
В настоящее время сотни тысяч людей находятся в очереди на трансплантацию таких важных органов, как почки, сердце и печень, которые могли бы спасти немало человеческих жизней. К сожалению, помочь всем нуждающимся не представляется возможным, ведь донорских органов постоянно не хватает. А что, если вместо того, чтобы ждать, мы создали бы абсолютно новые, индивидуальные органы «с нуля»? Танека Джонс исследует технологию 3D-биопринтинга, нового направления регенеративной медицины.
Урок — Танека Джонс, мультипликация — Hype CG.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 04:52
![]() |
Elena McDonnell approved Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Elena McDonnell edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Elena McDonnell edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Elena McDonnell edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Elena McDonnell edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Elena McDonnell edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Anna Pecot accepted Russian subtitles for How to 3D print human tissue | |
![]() |
Anna Pecot edited Russian subtitles for How to 3D print human tissue |