Оказывается, сделать орган не так уж и сложно. Для начала создается матрица — биологическая основа. Она должна быть идентичная натуральной — то есть из ваших собственных живых тканей. Биоматериал соединяется с ней, и вырастает нужный объект. Последняя матрица, созданная в Лазерном центре Ганновера (Германия), сделана из фибрина — материала, который можно получить из крови. Однако основная проблема в следующем — чтобы орган был полноценным, необходимо просчитать систему его сосудов, сеть капилляров, ведь клетки должны получать питание и нормально расти. О деталях процесса рассказывает профессор Ганноверского университета им. Г.В.Лейбница, заведующий отделом нанотехнологий Лазерного центра Ганновера Борис Николаевич Чичков.
— Как происходит печать живых клеток?
— У нас есть тонкая полоска материала, который полностью должен поглотить лазерный свет. На вторую полоску мы наносим живые клетки (они должны остаться таковыми на протяжении всего процесса) и гидрогель (питательная среда, которая этому способствует). Потом с помощью лазерного импульса создаем небольшую ударную волну, которая переносит биообъекты на первую полоску. Причем, процедура никак не отражается на самих клетках — после этого они нормально делятся и живут.
— А вы уже реализовали технологию на каких-то живых организмах?
— Да, мы уже делали хрящи, кости. К тому же, сейчас совместно с МГУ мы исследуем печать земли и микроорганизмов. Дело в том, в настоящий момент культивировано всего 1% микроорганизмов из всех, которые существуют, а 99% так и осталось за бортом. Сложность в том, что в одном грамме почв содержится до 10 в 10 степени крохотных существ. Поэтому, чтобы получить какой-то один их вид, необходимо настолько размельчить землю, что это вызывает технические сложности.
— Органы – система достаточно сложная. Как с ними обстоит дело?
— Это как раз находится в такой стадии, которую можно назвать словом challenge (вызов) — как напечатать сосуды, как это все интегрировать. И я, честно говоря, думаю, что данные проблемы будут довольно скоро решены. Лазер работает быстро, а вот для подготовки образцов требуется очень много времени и работы — ведь нужен образец каждой клетки. Как в типографии — перед тем, как набрать текст, мы готовим разные буквы. Ответ здесь простой: технологию мы адресуем работе со стволовыми клетками, которые способны перестроиться в любые другие и которые можно получить из молочного зуба. Когда он выпадает, вы несете его в лабораторию, где экстрагируются и размножаются ваши стволовые клетки, затем они хранятся в холодильнике, а потом используются для того, чтобы быстро напечатать нужный орган.
— Где еще можно применить ваши исследования? Ведь это же не только медицинские имплантаты…
— Чем больше мы изучим организмов, тем больше получим знаний для создания новых антибиотиков, потому что бактерии научились противостоять препаратам, которые сейчас существуют. Лекарства уже не работают и не убивают воспаления. Кроме того, сейчас мы печатаем кожу и стараемся сделать так, чтобы на ней росли волосы и имелся какой-то иммунный отклик. Тогда можно будет сделать так, чтобы все косметические средства не испытывались на кроликах, мышах, крысах и так далее. К тому же, вероятно, мы сумеем печатать кожу животных для производства одежды, обуви, сумок, и зверей убивать не придется.
— Возможно, это фантастика, но способна ли эта технология помочь напечатать человека?
— Сколько клеток имеет человек, который весит 100 кг? В среднем, 10 в 14 степени. Сердце весит 300 грамм, и оно содержит 10 в 11 степени клеток. Теперь представьте, что вы используете лазеры, каждый из которых генерирует 100 миллионов импульсов в секунду, и за каждый мы можем «перевести» 100 клеток. Получается, человека можно будет напечатать за 2 часа 47 минут, а вышеупомянутый орган — за 30 секунд.
— Есть ли опасность обсуждаемой технологии?
— Это абсолютно безопасно. Когда появляются новые возможности, люди в первую очередь думают о последствиях. Так, например, часто обсуждают вред нанотехнологий. А вот если бы люди стали обсуждать опасность появления сети Интернет? Естественно, это технологии двойного назначения, то есть вы можете использовать их как хороший дядя, а можете — как плохой. Однако поскольку мы стараемся сделать жизнь более приятной, достойной и длительной, то, конечно, я думаю, что все наши разработки будут иметь положительное влияние на развитие и здоровье. Хотя процедура в любом случае будет не дешевой, п поэтому сначала она будет доступна больше богатым, чем бедным, но когда технология станет более массовой, то она ей смогут пользоваться все.
— Вы можете работать с мертвыми клетками?
— Мы можем взять ваши клетки ткани и сделать копию, напечатать их. А вот из неживого сделать живое пока не получается.
Справка.
Борис Николаевич Чичков — профессор Ганноверского университета им. Г.В.Лейбница, заведующий отделом нанотехнологий Лазерного центра Ганновера (Германия), заведующий лабораторией лазерной нано-инженерии Института проблем лазерных и информационных технологий РАН, Москва.
Родился в России. Изучал физику в Московском институте физики и технологии (МФТИ), 1981 Доктор в МФТИ и ФИАН в Москве. С 1981 по 1995 научный сотрудник в ФИАН в Москве. С 1987 по 1988 год в качестве помощника профессора МФТИ.
Профессор Чичков работает с 1995 года в Ганновере Лазерная Zentrum эВ (LZH), к 1997 году в качестве ассистента в 1997 году абилитации в университете Ганновера (в настоящее время Университет Лейбница в Ганновере). С 1997 до 2000 преподаватель в Институте квантовой оптики (IQ) в университете Ганновера. С 2001 по 2004 начальник группы по разработке стратегии в LZH.
Начиная с 2004 года, профессор Чичков отдел по нанотехнологиям в LZH и в 2009 году получил профессуру W3 для Nano инженерии в Университете Ганновера IQ.
Основные направления научных исследований: применение лазеров в микро- и нанотехнологий для фотоники, плазмоники и биомедицине, полимеризации и развитие нового светочувствительная, биологически активных и биоразлагаемых материалов и функциональных нанокомпозитов, новые лазерные технологии для изготовления имплантатов, тканевой инженерии и регенеративной медицины.
Людмила Мостовая
Фото из архива сайта Лазерного центра Ганновера (Германия).
