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

Профессиональные решения в технологии прецизионного синтеза трехмерных (3D) микро и наноструктур при помощи лазерной литографии.

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 10/15/25

ZEISS EVO 10/15/25

ZEISS EVO 10/15/25 — 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.

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.




2. Создание трехмерной томограммы объекта печати


Xradia Context microCT.jpgДля 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.



3. Печать


Nanoscribe Photonic Professional GT2.jpg 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 >>


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

Создание модели гематоэнцефалического барьера на чипе >>


В другой работе та же группа 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.

Печать ловушек для раковых клеток >>



Другой коллектив ученых из Италии напечатали мелкоячеистые структуры и высадили на них раковые клетки. 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.

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.




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.



Заключение


В настоящее время ученые проводят большое количество исследований в области биомедицины с использованием 3Д-принтинга. Результаты работ делают возможным появление новых, более эффективных лекарственных средств. Ученые-биологи, совместно с медиками и инженерами, предпринимают шаги, которые в будущем помогут лечить людей и повысят уровень жизни общества в целом.

Другие решения

Решение для разработки клеточных линий

Биотехнология — одно из ключевых направлений инновационного развития современной экономики. За прошедшие 20 лет в мире созданы принципиально новые биотехнологические продукты, а производство ранее известных было существенно оптимизировано. Кроме того, истекает срок патентов на большинство важнейших биопрепаратов, и разработка их биосимиляров в Российских условиях дает новые возможности для импортозамещения.

Решение для эффективной диагностики туберкулеза

Primo Star iLED — очередной высокотехнологичный вклад концерна в дело борьбы с этим заболеванием. Вы можете выбирать самостоятельно, как именно проводить диагностику: традиционная светлопольная микроскопия с окраской по Циль-Нильсену или флуоресцентное исследование препаратов, окрашенных аурамином. В Primo Star iLED переключение между этими методиками осуществляется поворотом одного рычажка.

Решение для микро- и наноэлектроники

Производство элементной базы современных вычислительных, телекоммуникационных и навигационных систем является основной задачей индустрии микроэлектроники. Создание электронных функциональных узлов, блоков и устройств осуществляется в микроминиатюрном интегральном исполнении. Геометрические размеры требуемых характерных элементов электронных компонентов при этом — порядка нескольких микрометров, несколько сот, десятков и единиц нанометров.

Решение для отделений патологической анатомии

Патологическая анатомия — это научно-прикладная дисциплина, изучающая морфологические основы патологических процессов в организме человека и животных и морфологические аспекты патогенеза с помощью, главным образом, микроскопического исследования изменений, возникающих в клетках и тканях организма, органах и системах органов.

Решение для поточного контроля покрытия на большие поверхности

ThinProcess® — это комплексное решение ZEISS для контроля процесса нанесения покрытия на большие поверхности. ThinProcess® предоставляет полную информацию о качестве вашей продукции с прецизионностью лабораторных систем.

Digital Classroom - цифровая учебная аудитория

Организуйте собственную цифровую учебную аудиторию!

Преподавание — это искусство передачи знаний от одного человека многим. Чтобы процесс преподавания был эффективным и успешным, необходимо выполнять несколько условий: хорошо знать своих учеников, понимать особенности каждого из них и уметь организовывать их совместную работу. Цифровая учебная аудитория с подключенными микроскопами — ценный инструмент для современного обучения. Такая среда предоставляет неограниченные возможности для практического обучения, гибкой организации специальных занятий и формирования глубоких знаний предмета. Заинтересованные студенты смогут легко обмениваться знаниями и успешно усваивать материал, следуя игровому методу обучения. Подключенные микроскопы формируют интерактивную цифровую среду, позволяющую привлечь внимание и повысить мотивацию учеников. Кроме того, они обеспечивают значительную свободу действий преподавателя.

Заинтересованы в сотрудничестве?

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

Отправить
x