Биопечатник


Сегодня над проблемой печати органов и биопечатью работают команды из инженеров и биологов. Инженеры отвечают за программную часть проекта: создание 3D-модели, контроль процесса печати, настройка принтера и т.п. Биологи отвечают за содержательную часть проекта. В будущем в этой области станут необходимы биопечатники – специалисты, которые совмещают в себе знания и навыки инженеров и биологов. Биопечатник – это специалист на стыке областей IT, биологии, химии, молекулярной биологии, гистологии. Он будет работать как со специальным программным обеспечением, аппаратурой, так и с микроскопом, чашками Петри и живыми тканями.



Зарплата:
70 000 - 300 000 руб.

Востребованность


3D-биопринтинг – это одна из новейших технологий, которая появилась и начала разрабатываться в начале 2000-х годов. Первый патент, связанный с этой технологией, был подан в США в 2003 году, а получен в 2006. Биопринтер был придуман, когда один ученый разбирал принтер и обратил внимание, что отверстия для вывода краски сходны по диаметру с диаметром живых клеток. Самыми первыми биопринтерами стали переделанные принтеры HP.

3D-биопринтинг очень похож на известную многим обычную печать: тут есть принтер – печатающее устройство, «бумага» - основа на которую наносится «чернила», в качестве «чернил» тут выступают живые клетки. Из клеток с помощью принтера может быть напечатан какой-либо орган, например для дальнейшей трансплантации больному. Биопринтинг по сути является FDM-технологией, которая подразумевает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Главная особенность биопринтинга состоит в том, что получившийся в результате печати объект – это живая ткань, это не статичный готовый неизменный объект, это постоянно изменяющаяся после печати структура.

Биопринтер представляет собой движущийся в разных направлениях шприц, который располагает клетки в определенной последовательности, согласно трехмерной модели, разработанной до начала печати. Самый распространенный тип биопечати – метод микроэкструзия.

Напечатать можно практически любые органы. Все органы делятся на 4 группы по уровню сложности печати: плоские (кожа, хрящ), трубчатые полые (сосуды, трахея и т.д.), полые нетрубчатые (матка, мочевой пузырь), органы со сложной структурой (почка, печень, сердце, легкие). Уже сегодня проведены успешные испытания на животных по печати и пересадке органов из первой и второй групп. Из всех органов третьей группы были сделаны попытки печати мочевого пузыря, но эти разработки пока находятся на начальном этапе. Среди органов четвертой группы учеными из Массачусетского Технологического Университета были сделаны попытки напечатать структурную единицу почки, но пока это также все еще только попытки, так как эта группа органов самая сложная для воспроизведения.

Сегодня широко распространена практика печати небольших участков ткани – заплаток, которые в дальнейшем могут быть пересажены на участок органа, который повреждён. Сканируется участок поврежденной ткани, определяется ее структура, измеряется глубина пораженных тканей, высчитывается количество клеток, необходимых для воссоздания участка новой ткани на месте пораженной, строится 3D-модель и на 3D-биопринтере печатается заплатка. Однако приоритетным и наиболее перспективным направлением является печать новых органов полностью, «с нуля», которыми можно заменять больные и нефункционирующие органы пациентов. Это особенно важно в текущих условиях, когда вопросы отсутствия доноров, невозможность вовремя получить донорский орган для пересадки, а также проблемы с приживаемостью донорских органов в новом теле остро стоят в современной медицине. Возможность печати целых органов появляется из-за развития технологии печати сфероидами – конгломератами клеток округлой формы, из которых формируется тело органа.

Сегодня биопринтинг используется не только в медицине, но в легкой промышленности, при производстве спортивной одежды. Существуют такие бактерии, которые резко изменяют свой размер в условиях тепла и повышенной влажности. С помощью биопечати создают специальные вставки из определённого состава, в котором содержатся эти бактерии. Эти вставки вшивают в спортивную одежду в местах, где происходит повышенное потоотделение при физических нагрузках. В момент, когда спортсмен начинает потеть, бактерии меняют свой размер и происходит приток воздуха, что помогает телу регулировать свою температуру.

В будущем биопечать может применяться не только при производстве одежды, но и при производстве обуви и аксессуаров: например, можно будет напечатать кожу, из которой затем шить сапоги, сумки и т.д. Также биопечать в перспективе может применяться в пищевой промышленности для создания еды: например, не обязательно будет содержать и убивать скот, чтобы получить кусок мяса, его можно будет просто напечатать. Но надо понимать, что пока – это лишь возможности, пока основное направление развития и применения биопечати – это все-таки медицина.

Сегодня над проблемой печати органов и биопечатью работают команды из инженеров и биологов. Инженеры отвечают за программную часть проекта: создание 3D-модели, контроль процесса печати, настройка принтера и т.п. Биологи отвечают за содержательную часть проекта. Это специалисты в биологии, гистологии и медицине, которые знают, как происходит развитие тканей, в какой последовательности и как необходимо располагать клетки и группы клеток, чтобы получить действующую ткань, чтобы она сохраняла свою структуру после печати.

В будущем в этой области станут необходимы биопечатники – специалисты, которые совмещают в себе знания и навыки инженеров и биологов. Биопечатник – это специалист на стыке областей IT, биологии, химии, молекулярной биологии, гистологии. Он работает как со специальным программным обеспечением, аппаратурой, так и с микроскопом, чашками Петри и живыми тканями. При этом, он прежде всего биолог, который понимает, не только как устроена ткань, знает, как она развивается, как происходит процесс регенерации, но и как устроены механические и роботические устройства, позволяющие проводить процесс биофабрикации. В целом, биопечатник должен быть еще и специалистом в области биологии развития, эмбриологии (должен понимать, как формируется и зарождается ткань), регенеративной медицины. Этот специалист должен уметь разрабатывать и ремонтировать биопринтеры, следить за соблюдением всех условий при проведении биопечати, выдерживать все требования к факторам окружающей среды, правильно подбирать материал для печати, уметь создавать модель будущего органа, печатать его. На печати процесс создания искусственного органа не заканчивается. Биопринтинг – это одна из ступеней всего технологического процесса. Напечатанный орган или ткань после печати могут изменяться, расти, приобретать новые функции, утрачивать какие-то функции. Клетки сами по себе – это не ткань, они не могут выполнять те функции, которые выполняет готовая ткань, но когда они образуют ткань, то в составе ткани они приобретают новый функционал. Поддержка этих процессов также может стать частью работы биопечатников.



Занимается проектированием и выращиванием искусственных органов на специальном оборудовании – биопринтерах.












Мне подходит эта профессия?
Пройти тест
Как стать специалистом
Дополнительное образование
Узнайте больше о возможных программах подготовки к профессии еще в школьном возрасте.
Основное профессиональное образование
Проценты отражают распределение специалистов с определенным уровнем образования на рынке труда. Ключевые специализации для освоения професии отмечены заленым цветом.
100
%
Высшее
  • Лечебное дело
  • Биотехнология
  • Медико-профилактическое дело
Дополнительное образование для взрослых
Обязательные этапы дополнительного образования для освоения профессии отмечены зеленым цветом.
  • Программы по обучению трехмерной биопечати в Nanyang Technological University (Сингапур).
  • Программы по обучению трехмерной биопечати в Queensland University of Technology, University of Wollongong (Австралия)
  • Программы по обучению трехмерной биопечати в Utrecht University, Голландия.
  • Программы по обучению трехмерной биопечати в Universität Würzburg (Германия).

Похожие профессии

Занимается разработкой и созданием медицинских гаджетов, используемых врачами и пациентами для диагностики и/или лечения различных заболеваний.
Зарплата:
40 000 - 160 000 руб.
Востребованность
Специалист в области изготовления, исследования и продажи лекарств.
Зарплата:
15 000 - 65 000 руб.
Востребованность
Занимается профилактикой и лечением заболеваний полости рта и челюстно-лицевой области, протезированием зубов.
Зарплата:
30 000 - 200 000 руб.
Востребованность