Мы используем файлы cookie для правильного функционирования сайта. Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование нами cookie-файлов
Я согласен
Бесплатный звонок: 8 800 2000 567
en
Бесплатный звонок: 8 800 2000 567

3D-принтинг в биомедицине: оборудование, задачи, области применения

Специалисты создают имплантаты, протезы, функциональные органы для животных и некоторые ткани для человеческого организма. А уже в 2025 году, по оценке Петра Тимашева, директора института регенеративной медицины Первого МГМУ имени И.М. Сеченова, может стать реальностью принтинг полноценных человеческих органов* (по материалам эфира «УТРО РОССИИ» от 07.06.2019). 

В то же время, ученые используют 3D-принтинг для решения биомедицинских задач. В частности – для поиска новых методов лечения человеческого организма: печатают трехмерные «органы на чипе», создают малоинвазивные инструменты и устройства с точечным взаимодействием. В этой статье мы расскажем про оборудование и способы применения объектов 3D-печати в области биомедицины.

Оборудование для 3D-принтинга в биомедицине


Процесс 3D-принтинга объектов для биомедицины состоит из трех основных этапов: изучение свойств материала, создание трехмерной томограммы объекта печати и непосредственно сама печать.


1. Изучение свойств материала

Для изучения свойств материалов, которые впоследствии станут прообразом объектов 3D-печати, используют электронный микроскоп.
ZEISS EVO
 позволяет исследовать образцы с разрешением до нескольких нанометров, в том числе – непроводящие образцы без пробоподготовки.

 

 

Xradia Context microCT.jpg

2. Создание трехмерной томограммы объекта печати

Для создания трехмерной томограммы объекта применяют рентгеновский микроскоп. ZEISS Xradia или Xradia Context microCT позволяют исследовать объекты неразрушающим методом, изучать их микротомографию в объеме с пространственным разрешением вплоть до десятков или сотен нанометров.

 

 

Nanoscribe Photonic Professional GT2.jpg

3. Печать

Подготовленный объект печатают на литографе. Результатом печати становятся фотонные кристаллы, оптические метаматериалы, скелеты под рост клеток и функционализацию для биологии, канальные схемы для микро- и нанофлюидики, а также прототипы механических метаматериалов.

Nanoscribe Photonic Professional GT2 с помощью метода двухфотонной полимеризации позволяет синтезировать объемные микро- и субмикронные структуры сложной формы и с деталями размером до 100 нанометров. 



Способы применения 3D-объектов для биомедицинских научных исследований


Биомедицинские объекты, созданные с помощью 3D-печати, различаются по «масштабам» структур:
  • Масштаб отдельных клеток, порядка 10 мкм – так называемые «органы на чипе»;
  • Масштаб человеческого волоса, 50-100 мкм – «малоинвазивные инструменты» и «устройства с выборочным взаимодействием».

Масштаб отдельных клеток – 10 мкм

Ученые печатают миниатюрные модели органов для исследования поведения клеток в режиме реального времени и для долгосрочных экспериментов. С помощью таких моделей можно наблюдать за ростом ткани и влиять на него с помощью лекарственных средств или токсинов, изучать ключевые механизмы распространения заболеваний и способы их лечения.

Печать трабекулярной кости для изучения адгезии клеток

 рис 1-1.jpg  рис 1-2.jpg  рис 1-3.jpg  рис 1-4.jpg

Ученые из Италии напечатали трабекулярную кость по рентгеновским томограммам из медицинской картотеки по травматологии. Кость поместили в специальную клеточную среду для дальнейшего изучения клеточной адгезии. Результаты планируют использовать в области тканевой инженерии и регенеративной медицины.


IP-Dip

Создание модели гематоэнцефалического барьера на чипе

В другой работе та же группа ученых напечатала пористую микротрубку (IP-Dip) и высадила на нее клеточные колонии: эндотельные – типа bEnd.3 и U87 клетки глиобластомы для моделирования процессов переноса клеток под давлением кровеносной системы. Результаты исследования могут быть использованы для изучения задачи «доставки лекарственных средств» при заболеваниях головного мозга.



Масштаб 50-100 мкм

Исследователи создают «малоинвазивные инструменты» для безболезненных медицинских процедур и «устройства с выборочным взаимодействием» для точечного лечебного воздействия на человеческий организм.


SmartCatch

Печать ловушек для раковых клеток

Другой коллектив ученых из Италии напечатал мелкоячеистые структуры и высадил на них раковые клетки. Ученые изучали инвазивность клеточных линий, подвижность клеток и их способность пересекать поры различного размера, что непосредственно связано с процессом появления метастаз. Это позволило установить пороговое значение площади пор, способное различать онко-клетки.
Компания SmartCatch (Франция) уже использует подобные структуры-ловушки на практике. Они помогают купировать процессы появления метастаз.


Ohio State University

Создание малоинвазивных инструментов

Ученые из Ohio State University (США) изучили хоботок комара с помощью методики сканирующей электронной микроскопии и напечатали микроиголку для проникновения в кожу. Результат – возможность безболезненного ввода лекарственных средств.





Ohio State University

Создание микромашин для переноса лекарственных средств

Коллектив ученых из Швейцарии, Китая и США напечатали микромашину из трех независимых составных элементов: винта, цилиндра и оболочки из различного материала. В нее могут быть помещены лекарственные средства или наночастицы. С помощью магнитного поля можно управлять движением данного зонда и его открытием/закрытием для переноса лекарственных средств в пораженные клетки организма.






Подобрать оборудование
Nanoscribe Photonic Professional GT2

Nanoscribe Photonic Professional GT2

Nanoscribe Photonic Professional GT — это компактная настольная система лазерной литографии, предназначенная для создания трехмерных микро- и наноструктур на основе коммерчески доступных фоторезистов. Разработана с учетом высоких требований к точности изготовления фотонных структур и оптических метаматериалов.

ZEISS EVO

ZEISS EVO

ZEISS EVO — это электронный микроскоп начального уровня для рутинной работы. Катод микроскопа из вольфрама (W) или гексаборида лантана (LaB6).

ZEISS Xradia Versa

ZEISS Xradia Versa

ZEISS Xradia Versa – это рентгеновский микроскоп, микротомограф с двухступенчатой системой увеличения и трехмерной разрешающей способностью 500 нм. 

ZEISS XRADIA Context microCT

ZEISS XRADIA Context microCT

ZEISS Xradia Context microCT – это рентгеновский микротомограф для 3D-неразрушающих исследований биологических и геологических образцов, электронных компонентов, крупных металлических деталей.

ZEISS XRADIA ULTRA 800/810

ZEISS XRADIA ULTRA 800/810

ZEISS XRADIA ULTRA 800/810 - это рентгеновский микроскоп для отображения наноразмерных структур. Отображает внутреннюю структуру образцов в 3D с разрешением 50 нм.

Другие решения

Решение для разработки клеточных линий
Решение для эффективной диагностики туберкулеза
Решение для микро- и наноэлектроники
Решение для отделений патологической анатомии
Решение для поточного контроля покрытия на большие поверхности
Решение для вирусологических лабораторий
Заинтересованы в сотрудничестве?

Свяжитесь с нами по телефону: 8–800–2000–567 или заполните форму обратной связи:

Связаться с ZEISS
x