В РХТУ предложили новую конструкцию 3D-принтера для печати мягких тканей и имплантатов
Исследования проводятся на стыке двух технологий: трехмерной печати и сверхкритической сушки-стерилизации. Разработанный в РХТУ принтер будет использоваться для печати имплантатов мягких и твердых тканей органов с помощью биосовместимых материалов.
Молодой ученый РХТУ имени Д. И. Менделеева Павел Цыганков получил президентский грант РНФ на проект по восстановлению органов с помощью биопечати и аэрогелей. Работа получила грантовую поддержку Российского научного фонда (РНФ) по итогам конкурса 2023 года как перспективный проект молодого ученого по президентской программе.
Трехмерная печать позволяет быстро прототипировать и изготавливать изделия заданной формы, однако серьезной задачей остается подбор подходящих материалов, выступающих в роли «чернил». По мнению Павла Цыганкова, разработка новых материалов и совершенствование методов печати позволяют расширить спектр возможностей для решения самых разных задач, в том числе медицинских. Варьируя состав, можно добиться заданных свойств как на уровне наноструктуры, так и на макроуровне.
Работа Павла Цыганкова и его коллег проводится под руководством заведующего кафедрой Натальи Меньшутиной, которая более десяти лет занимается исследованием аэрогелей — материалов, полученных методом сверхкритической сушки исходного геля при давлении и температуре выше критических, когда исчезает разница между газовой и жидкой фазами. На кафедре удалось накопить большой опыт разработки оборудования для проведения процессов и конечного применения полученных аэрогелей. На данный момент получение аэрогелей и исследование сверхкритических процессов являются основными направлениями работы коллектива.
Благодаря необычному сочетанию свойств (низкая плотность и теплопроводность, а также высокая сорбционная емкость и прозрачность), аэрогели применяют для получения тепло- и звукоизоляционных материалов, сорбентов, накопителей энергии, катализаторов, высокоэффективных средств доставки лекарственных средств и клеточных матриксов — каркасов для соединительной ткани, которые обеспечивают работу клеток в организме. По замыслу Павла Цыганкова, такие матриксы можно напечатать на принтере и имплантировать пациенту для наращивания недостающих тканей и даже для замены целых органов.
«В рамках гранта РНФ наша задача — разработка новых подходов для получения материалов с заданными свойствами. Работы лежат на стыке двух принципиально разных технологий: 3D-печати и сверхкритической сушки-стерилизации. С использованием таких технологий планируется получать изделия медицинского назначения с заданной сложной геометрией, в том числе персонифицированные имплантаты мягких и твердых тканей.
В химической технологии очень перспективны процессы, реализуемые с использованием сверхкритических процессов. Такие процессы безопасны, экологичны, эффективны. Наш проект включает исследования процессов структурообразования аэрогелей и наноматериалов, а также разработку процессов сушки и стерилизации сверхкритическим диоксидом углерода», — поясняет Павел Цыганков.
Первые эксперименты 3D-печати проводились менделеевцами с использованием простейшего принтера, конструкцию которого на данный момент полностью пересобрали. Сейчас же это уже полноценная технология и абсолютно оригинальная установка.
«Это комплексные экспериментальные исследования, итеративный подход: разработать состав «чернил» – напечатать – посушить/провести стерилизацию – исследовать свойства полученных материалов. Кажется простым, но по ходу продвижения всплывает много интересного и необычного. Есть такие составы и такие свойства, которые требуют отдельного полноценного исследования», — рассказывает Павел Цыганков.
По словам исследователя, прикладная задача проекта – разработка технологии получения тканеинженерных конструкций из биосовместимого материала в виде конкретного участка печени с индивидуальной геометрией. Проще говоря, это может быть искусственный фрагмент печени, который должен будет прирасти собственной тканью организма. В рамках программы господдержки вузов «Приоритет-2030» у сотрудников кафедры есть и глобальная задача, проект опытного производства аэрогелей — создание лаборатории сверхкритических технологий для медицины на базе РХТУ имени Д.И. Менделеева.
«По теме исследований нами подготовлен и выпущен ряд материалов. Одна их последних статей — «Изучение процесса 3D-печати с использованием гетерофазной системы», где предлагается новый простой и дешевый способ печати биополимерными материалами для разработки матриксов для роста клеток. Предварительно была подана заявка на патент для разработанной технологии 3D-печати», — отмечает перспективы работы Павел Цыганков.
В настоящий момент проект активно развивается: Павел и его коллеги продолжают подбирать новые составы «чернил» для реализации процесса печати, дорабатывать конструкцию 3D-принтера, варьировать параметры процессов сверхкритической сушки и стерилизации для достижения лучшего результата.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
Палеонтологи проанализировали кости древних копытных, живших в Южной Америке более 10 миллионов лет назад, и обнаружили на них следы укусов гигантских крокодилов. Это первое доказательство, что огромные размеры позволяли крокодилам успешно охотиться даже на тонных травоядных.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно