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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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