3D-принтер та 3D-біопринтер

 Вчені США навчилися "друкувати" кістки і м'язи.

Американські біоінженери створили і успішно випробували 3D-біопринтер, що дозволяє "друкувати" повноцінні копії окремих кісток тіла, рук, вух і хрящів за допомогою стовбурових клітин і спеціальних полімерних шаблонів. Про це йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature Biotechnology.

"Техніка друку тканин є серйозним кроком на шляху до створення технології, що дозволяє виготовляти органи-"запчастини" для пацієнтів. Тепер у нас є можливість друкувати повноцінні людські органи, що зберігають стабільність. Надалі, ця технологія допоможе нам "друкувати" тканини і органи придатні для імплантації", - заявив Ентоні Атала з Інституту регенеративної медицини Уейк-Форесті.

Науковці повідомляють, що однією з головних перешкод на шляху вирощування органів зі стовбурових клітин є те, що їх "друк" можливий лише тонким шаром. Коли товщина "пирога" з клітин перевищує 200 мікрометрів, тканина починає гинути, так як поживні речовини і кисень не можуть проникнути на таку глибину без наявності кровоносних судин.

Автори даної технології вирішили цю проблему, створивши особливий полімер, що дозволяв науковцям укладати клітини шарами і при цьому зберігати невеликий просвіт між ними. Це дозволило клітинам майбутніх кісток, м'язів або хряща рости фактично у необмежених масштабах, не відчуваючи проблем з доступом до їжі і кисню.

Після того, як орган "надруковано", вчені поміщають його в організм миші або навіть людини, де він поступово "обростає" кровоносними судинами, а полімер поступово розкладається, поступаючись їм місце. У кінцевому підсумку на місці заготовки виникає повноцінний орган, що володіє потрібною тривимірної формою і всіма необхідними видами тканини.

В якості демонстрації біологи виростили кістку нижньої щелепи людини, використовуючи стовбурові клітини, а також "надрукували" повноцінну раковину вуха, використовуючи МРТ-знімок одного з добровольців в якості шаблону для друку. Обидва органи помістили в тіло гризуна. Вони успішно прижилися в ньому, повністю покрившись зсередини судинами.

Поки технологія не зовсім готова для медичного використання – її ще треба перевірити у клінічних випробуваннях. Вчені впевнені, що їм вдасться швидко вивести її в медичну практику.

Нам відомо, що на 3Д-принтері друкують деталі до побутової техніки.

 

За останній рік в Україні побільшало фірм, що надають послуги з 3Д-друку. У Києві їх вже понад 10, у Львові — дві, у Харкові — п'ять.

Технологія дає можливість виготовляти об'ємні вироби. Для цього потрібен спеціальний принтер і витратний матеріал, схожий на пластмасову "мотузку". 

Так у компанії 3D Device друк відбувається різними матеріалами: майже всі різновиди пластику, гуми, змішані компоненти та навіть гіпс.

"Спочатку робимо об'ємну модель. Потім комп'ютер передає дані на під'єднаний 3Д-принтер", — говорить Андрій Плесконос, керівник компанії 3D Device. Прилад створює вироби нанесенням плавленого пластику шар за шаром. На 3Д-принтері виготовляють копії зламаних або зношених деталей: шестерні, втулки, ковпачки, кнопки, частини протезів.

В цієї сфери є великий потенціал, але й роботи для розвитку також багато.

З чого все почалось? З ідеї!!! Ідея з'явилась, коли засновник 3D Device шукав перспективні напрямки. Принтери виявилися найдинамічнішим та цікавим напрямом. Сама технологія дуже перспективна. Зараз 3D друк розвивається у швидкому темпі. Принтери стали доступними, тому вони доступні навіть для стартапів (стартап-компанія — нещодавно створена компанія (можливо, ще не зареєстрована офіційно, але серйозно планує стати офіційною), що будує свій бізнес на основі інновацій або інноваційних технологій, не вийшла на ринок або ледве почала на нього виходити і що володіє обмеженим набором ресурсів. Часто стартап-компанії називають «гаражними»).

3D Device найчастіше використовує для друку пластику. Є можливість друкувати нейлонові матеріали підвищеної міцності. Також в компанії друкують гумою, смолою, металізованим пластиком та пластиком. 

Всі матеріали призначені для різних потреб. Наприклад, смола дає дуже високу деталізацію, але не має такої міцності, як нейлон.

Але щоб щось видрукувати — потрібно задати параметри для принтера. Макети створюють як вручну, так і сканують спеціальним пристроєм (3D сканер).

Основна функція сканера — виміряти відстань до об'єкта та вибудувати сітку, яка вже буде 3D-моделлю. Відразу інформацію можна передати на комп'ютер. Сканери розраховані на великі об'єкти: наприклад, на людину в повний зріст.

Принтер може виконувати практично всі завдання: видрукувати макет мікрорайону, півсантиметрову фігурку, іграшку, руку в маштабі 1:1 та інше.

На 3Д-принтері можна друкували макет житлового комплексу. Об'єкти з тонкими стінками друкуються швидше.  Об'єкт без порожнеч, який буде достатньо  міцним, на 3D принтер може друкуватися  близько ста годин без перерви.

Крім дрібних предметів, названих вище, на 3D-принтері була спроба роздрукувати й об'ємніші предмети.

Наприклад, нову технологію спробували у автовиробництві в компанії Local Motors (США). В рамках міжнародної виставки виробництва і технологій в Чикаго автовиробник Local Motors презентував електромобіль, виготовлений за допомогою 3D-принтера всього за 6 днів.

Двомісний родстер Strati з дахом, що знімається, включає в себе лише 40 компонентів. Традиційні ж аналоги складаються в середньому з 20 тисяч деталей. 

Батарея, електромотор, шини, проводка і підвіска Strati були створені звичайним шляхом. Усі інші деталі було надруковано на 3D-принетрі з ABC-пластика, посиленого карбоновими волокнами. 

Максимальна швидкість Strati досягає 64 км/год. Запас ходу - від 193 до 241 км. У Local Motors планують покращувати показники і скорочувати час виробництва.

Цікаво, що Strati планували запустити у продаж вже в кінці 2015 року. 

Вартість новинки складатиме від $18 до $30 тис.

 За матеріалами сайту Gazeta.ua