З чого зроблено майбутнє: що і як можна замінити в тілі людини. Відповідають вчені

Відомо, що у дорослої людини налічується понад 200 кісток і 60 різних органів. З віком, в результаті хвороби або травми деякі з них виходять з ладу. Сучасні медичні технології розвиваються швидко, тому в майбутньому, можливо, з'явиться масштабне виробництво людських тканин і органів для клінічної трансплантації пацієнтам.

Деякі відкриття знаходяться ще на стадії доопрацювання, а деякі вже активно застосовуються і сприяють продовженню і поліпшенню життя людей.

Якщо звернутися до історії, то можна з упевненістю сказати, що імплантація була придумана тисячі років тому. У Стародавньому Єгипті представникам знаті та багатіям пересаджували зуби бідноти і рабів. Для фараонів зуби виготовляли зі слонової кістки.

Сучасні зубні протези виробляють з біокераміки, а внутрішню частину кріплення – з гіпоалергенного металу.

Пошкоджені кістки людини можна замінити протезами з матеріалів на основі кераміки, металу або полімерів. Кераміка відрізняється високою біосумісністю з організмом людини, оскільки у неї і кісткової тканини схожий склад. У той же час вона більш тендітна, ніж кісткова тканина людини. Метали міцні та добре піддаються обробці, але у них значно нижчі показники біосумісності. Крім того, метали не такі пружні, як кісткова тканина, що може призвести до нових переломів кістки. Використовуючи для протезів полімерну тканину, можна найбільш точно відтворити найскладнішу структуру кісткової тканини. Наприклад, пори різного розміру і форми. Полімери не такі тендітні, як кераміка, але все ж недостатньо міцні й гірше піддаються стерилізації.

Ще один спосіб створення штучних тканин і органів, наприклад, шкіри і хрящів, – 3D-біопринтінг. Спочатку будується цифрова модель, яку роздруковують на біопринтері. Матеріалом слугують клітини і біочорнила. Готову тканину поміщають у контейнер з живильним середовищем, де відбувається її прискорене дозрівання.

Для тривимірного біодруку використовуються біочорнила, що складаються з гідрогелю та індукованих плюрипотентних стовбурових клітин, які здатні перетворюватися на будь-які інші типи клітин, наприклад, на клітину печінки або волоса. Тому за допомогою біочорнил можна надрукувати будь-яку тканину або орган людського організму.

Сучасні технології дозволяють друкувати шкіру безпосередньо на пацієнті. Для цього спочатку сканується дефект шкіри, визначається його глибина і контури. Так стає зрозуміло, який потрібен епідерміс, а яка дерма. Потім шар за шаром друкується дерма, а потім епідерміс.

Завдяки технології тривимірного біодруку були створені епітелій рогівки, хрящі та шкіра.

Однак надрукувати внутрішній орган, що працює, наприклад, серце або печінку, ми поки не можемо. Вченим з Ізраїлю у 2019 році вперше вдалося надрукувати серце на 3D-принтері. Поки несправжнє, а невелику модель. Вчені використовували стовбурові клітини, які перетворили на міоцити (особливий тип клітин, що становить основну частину м'язової тканини). На їх основі виготовили чорнило і надрукували серце. Але технологія поки не дозволяє створити персональну провідну систему і клапан. А головне, змусити серце битися. Ще один орган, який вчені поки не можуть відтворити, – це головний мозок.

Медичні технології активно розвиваються. Тому в майбутньому з'явиться масштабне виробництво людських тканин і органів для клінічної трансплантації пацієнтам. Даний метод лікування стане більш доступним, а люди зможуть перемогти багато хвороб і значно продовжити життя.