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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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