На программе «Большие вызовы» школьники в Сириусе изучают технологию создания функциональных заменителей тканей и органов — это одна из важнейших задач современной регенеративной медицины. Одна из команд создаёт прототип трубчатого тканевого эквивалента кровеносного сосуда с применением передовых технологий.
На проекте школьники изучают передовой метод биофабрикации, позволяющий искусственно воссоздавать ткани и органы. Она даёт возможность не только имплантировать искусственные материалы, но и полноценно восстанавливать живые ткани. Это своего рода биологический 3D-принтер, который позволяет создавать трёхмерные конструкции. Биофабрикация — активно развивающаяся технология, уже сегодня существуют работающие прототипы и проводятся успешные эксперименты.
Технология реализуется следующим образом: вначале учёные берут клетки пациента — это строительный материал для создания новой ткани. Затем их помещают в особое оборудование — биофабрикатор. В процессе создания ткани используются специальные физические поля — например, ультразвук или магнитные поля. Под их воздействием из клеток воссоздаются нужные формы. Таким образом получаются структуры, максимально приближенные к естественным тканям человека. В частности, на «Больших вызовах» моделируется процесс создания трубчатой структуры, в точности повторяющей форму и строение кровеносного сосуда. Куратором проекта выступила компания «Росатом».
«Физические поля в биофабрикации — эффективный инструмент, поскольку они позволяют обойтись без дополнительных материалов. Мы работаем только с клетками. При помощи стимуляции клетки синтезируют внеклеточный матрикс, что позволяет получить натуральную ткань, полностью совместимую с организмом пациента. Хотя технология ещё находится в стадии разработки и исследования, её потенциал очевиден», — поясняет руководитель проекта, директор научно-производственного центра медицинских изделий Научно-исследовательского института технической физики и автоматизации Владислав Парфёнов.
.jpg)
В рамках проекта на «Больших вызовах» школьники создают эквивалент кровеносного сосуда из модельных клеток. В процессе работы участники команды учились размораживать и замораживать клетки для длительного хранения. Также они освоили технику обработки клеток особыми ферментами,которая напоминает «пересадку» клеток в новую среду. Чтобы лучше изучить клетки, школьники окрашивали их специальными светящимися антителами и особыми красителями, а затем наблюдали за ними через инвертированный микроскоп, который позволяет рассмотреть мельчайшие детали.На следующем этапе исследователи перешли к созданию клеточных сфероидов — маленьких шарообразных скоплений клеток. Это основа будущей ткани. Третий этап работы посвящён созданию трубчатых структур в биофабрикаторе с использованием физических полей.
«Ещё с восьмого класса я пришёл заниматься в научно-образовательный центр инфохимии в своём городе, там активно продвигали междисциплинарный подход: мы должны знать биологию, математику, физику и химию не по отдельности, а в комплексе. И этот проект соответствует всем перечисленным компетенциям. Биологические знания помогают понять строение тканей и органов, физика необходима для понимания принципов работы оборудования и использования физических полей, математика учит моделировать все эти процессы.Мне очень нравится такая многогранность. Действительно получаешь колоссальное количество новых знаний и навыков», — говорит участник проекта Дмитрий Семенчук из Санкт-Петербурга.
