29/07/2021

Ученые РХТУ им. Д.И. Менделеева планируют запустить печать искусственных органов и анатомических моделей на 3D-принтере

Речь идет о работе установок для реализации процесса трехмерной печати, которые функционируют на кафедре химического и фармацевтического инжиниринга Менделеевского университета, под руководством Натальи Меньшутиной, доктора технических наук, член-корреспондента Швейцарской академии наук.

"Аддитивные технологии могут позволить сделать серьезный шаг на пути к персонализированной медицине. Возможность совмещения процессов аддитивного производства и способов сушки могут позволить создавать уникальные имплантаты под конкретного пациента. Данный подход позволить значительно снизить риски отторжения трансплантированных тканей и органов, а также значительно снизить очереди на трансплантацию», — считает Павел Цыганков, кандидат технических наук, научный сотрудник кафедры химического и фармацевтического инжиниринга.

Трехмерные модели, напечатанные с использованием аддитивных технологий вкупе с компьютерной томографией, стали одним из незаменимых достижений в области медицины. Трехмерные снимки больных органов трансформируются в картинку с высоким качеством, а затем преобразуются в 3D-модели.

На сегодняшний день в медицине успешно применяются следующие продукты аддитивных технологий: искусственно выращенная человеческая кожа, биосовместимая костная и хрящевая ткань, печать органов с онкологическим процессом и изучения влияния лекарств на опухоли, стоматологические импланты, протезы, коронки, индивидуальные слуховые аппараты, ортопедические протезы и пр.

3D-принтер Phrozen Shuffle XL Lite позволяет использовать фотополимерные смолы для получения изделий высокого разрешения. Формирования слоев трехмерного объекта происходит за счет отверждения фотополимерной смолы УФ-светом LCD матрицы. Качество конечного изделия определяется разрешением установленного экрана. Данная технология является перспективной для получения биосовместимых имплантатов, которые полностью соответствуют анатомическим особенностям пациентов. Данное устройство будет использовано при получении высокопористых материалов.

3D-принтер Wanhao Duplicator 6 Plus использует технологию экструзии термопластичных полимеров. Формирование слоя трехмерного изделия происходит за счет экструдирования предварительно нагретого материала через сопло на поверхность рабочей области. После экструзии на поверхность рабочей области происходит отверждение и нанесение следующего слоя. Данная установка будет использована при получении высокоэффективных матриксов для роста микроорганизмов с целью повышения продуктивность биотехнологического процесса.

3D-принтер собственной конструкции, реализующей процесс трехмерной печати с использованием вязких материалов, обладающих текучестью, позволяет получать гидрогели со сложной геометрией. Полученные в результате процесса печати гидрогели могут быть подвергнуты процессу сушки в среде сверхкритического диоксида углерода или с использованием процесса сублимации. Данный подход позволяет контролировать структуру конечного объекта не только на макроуровне за счет проектирования геометрии в системах автоматизированного проектирования, но и на наноуровне за счет варьирования химического состава материалов для печати и способа сушки. Полученные материалы будут использованы в костной и тканевой инженерии, при получении высокоэффективных сорбентов и катализаторов.

В данный момент РХТУ им. Д.И. Менделеева ведет переговоры с научными центрами хирургии с целью печати анатомических моделей органов для обучения студентов, что даст им доступную возможность проектировать, визуализировать, облекать в физическую форму свои идеи и тестировать их в реальных условиях.

Также в Менделевском университете расширяется линейка используемых подходов к печати, рассматривается световая печать для получения гелевых структурированных материалов. Развитие таких технологий в РХТУ им. Д.И. Менделеева стало доступно благодаря компетентности руководства университета, его ответственности и нацеленности на успех. Слаженная командная работа за последние два года позволила добиться значительных результатов и теперь Менделеевский университет готов реализовать стратегию 2030.

Версия для распечатки