Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LXXXIX Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 18 мая 2020 г.)

Наука: Юриспруденция

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Кривоносова Я.Е. ТЕХНОЛОГИЯ 3D-БИОПЕЧАТИ ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА КАК СОВРЕМЕННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXXXIX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(88). URL: https://sibac.info/archive/social/5(88).pdf (дата обращения: 28.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ТЕХНОЛОГИЯ 3D-БИОПЕЧАТИ ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА КАК СОВРЕМЕННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ

Кривоносова Яна Евгеньевна

магистрант, кафедра уголовного права и процесса, Донецкий национальный университет,

ДНР, г. Донецк

3D-BIOPRINTING TECHNOLOGY OF HUMAN ORGANS AS A MODERN DIRECTION OF TRANSPLANTATION

 

Yana Krivonosova

master’s student, Department of criminal law and procedure, Donetsk national University,

Donetsk People’s Republic, Donetsk

 

АННОТАЦИЯ

Настоящая статья посвящена исследованию технологии 3D-печати человеческих органов и использованию данного метода в области трансплантологии. Рассмотрен принцип работы 3D-биопринтинга. Приведены примеры разработок методов воспроизводства живых человеческих органов и элементов в медицине. Предложено разработать государственную программу в области 3D-биопринтинга и регламентировать данную технологию в отечественном законодательстве.

ABSTRACT

This article is devoted to the study of 3D printing technology of human organs and the use of this method in the field of transplantation. The principle of 3D bioprinting is considered. Examples of development of methods of reproduction of living human organs and elements in medicine are given. It is proposed to develop a state program in the field of 3D bioprinting and to regulate this technology in the domestic legislation.

 

Ключевые слова: аддитивная печать, имплантирование, медицинская помощь, орган, протезирование, 3D-биопечать, ткань, трансплантология.

Keywords: additive printing, implantation, medical care, organ, prosthetics, 3D bioprinting, tissue, transplantation.

 

Согласно ч. 1 ст. 14 и ч. 1 ст. 34 Конституции Донецкой Народной Республики, каждый человек имеет право на жизнь, на охрану здоровья и медицинскую помощь [1]. Жизнь и здоровье человека являются наивысшей социальной ценностью любого демократического государства. Кроме того, спасение человеческой жизни является главным движителем медицинской науки вообще и трансплантологии в частности.

Трансплантология является новым течением в медицине, поэтому уголовная ответственность за незаконное изъятие органов или тканей человека для трансплантации установлена сравнительно недавно не только в Донецкой Народной Республике (далее – ДНР) (ст. 121 Уголовного кодекса ДНР), но и в мире.

Сегодня трансплантация органов – это одно из чудес XXI века, которое продолжает спасать и улучшать жизни сотен тысяч пациентов по всему миру. Вместе с тем, трансплантация справедливо признается одним из средств спасения жизни и восстановления здоровья граждан [2]. В свою очередь, Сальников В.П. и Стеценко С.С. считают, что трансплантация органов и тканей представляет собой высокоэффективный вид оперативного вмешательства, направленный на пересадку трансплантата от донора к реципиенту [3].

Великие научные открытия и клинические успехи трансплантологов, так же как и бесчисленные акты благородства со стороны доноров органов и их семей, сделали трансплантацию не только видом медицины, спасающим жизнь, но и символом человеческой солидарности. И несмотря на то, что конституционное право на медицинскую помощь – неотъемлемое право человека, к сожалению, оно зачастую является далеким от реальности, ведь потребности в трансплантации значительно превышают число выполняемых операций.

По словам одного из ведущих специалистов в области трансплантации ДНР профессора Денисова В.К., на сегодняшний день в Республике в пересадке жизненно важных органов ежегодно нуждаются более тысячи пациентов, и только трансплантация может вернуть их к нормальной жизни [4].

Дефицит органов в ряде стран стал основой для коммерциализации трансплантации, возникновения трансплантационного туризма, а также продажи органов [5]. В этой связи на помощь приходят технологии, которые ещё совсем недавно были на грани фантастики. Одной из таких технологий является 3D-биопечать.

Цели исследования: рассмотреть методы аддитивной печати органов и тканей человека, а также предложить разработать современное законодательство, регламентирующее вопросы 3D-биопринтинга.

Исследованию 3D-биопечати органов человека посвятили свои научные труды известные российские ученые, среди которых Вовк О.Ю., Карелина А.А., Кравец В.Т., Лещенко В.Г., Роганов В.Р., Семочкина И.Ю., Телепнева А.А., Токарев Б.Е., Шмарин Н.В. и многие другие.

В ДНР данный вопрос недостаточно исследован, поэтому его изучение приобретает особую теоретическую и практическую ценность.

Методологической базой данного исследования являются современные общенаучные методы и приемы познания, разработки в сфере трансплантологии и 3D-биопринтинга. Кроме того, в работе использованы общенаучные методы: диалектический подход, системный анализ, синтез, статистический метод, а также теоретические методы – изучение и обобщение.

Результаты исследования. 3D-биопринтинг или 3D-биопечать, как самостоятельное направление разработок в области тканевой инженерии начало свое формирование в начале 1990-х годов, а первый патент был получен в 2000 году [6, с. 2].

Биопечать – это создание органов и тканей с помощью 3D-принтеров, путем послойного наложения живых клеток на биогель в соответствии с заданной цифровой моделью [7].

Данный метод заключается в следующем: пациент отдаёт немного своей жировой ткани, из неё методом последовательной обработки клеток получаются необходимые элементы для конструкции органа. Создаётся трёхмерная модель органа, которая конвертируется в CAD-файл, затем этот файл отдаётся 3D-принтеру, который умеет «печатать» клетками и понимает, в какую точку трехмерного пространства ему нужно «уложить» конкретный тип клетки. Принтер печатает слоями по 250 микрометров: это баланс между оптимальным размером блока и риском гипоксии в сфероиде. За полчаса можно напечатать тканево-инженерную конструкцию 10х10 сантиметров, но это ещё не орган, а тканево-инженерная конструкция. Чтобы конструкция стала органом, она должна жить, иметь чёткую форму, нести функции.

Главный вопрос – это то, что клеткам нужно иметь доступ к кислороду и питательным веществам, поэтому чтобы напечатанный орган не погиб в процессе фабрикации, необходима микроциркуляция. Данная проблема решается с помощью печати настоящих сосудов (капилляров) и тончайших перфузионных отверстий, проделываемых неорганическими инструментами, т.е. конструкционные блоки поступают на полимерном «шампуре», который потом вынимается. Будущий орган помещается в биореактор. Это сосуд с контролируемой средой, в котором на входы и выходы органа подаются нужные вещества, кроме того, обеспечивается ускоренное созревание за счёт воздействия факторами роста [8].

Важно отметить, что технологии аддитивной печати явились своего рода альтернативой широко применяемым в медицине протезированию, имплантированию и трансплантации. У искусственных органов и донорских органов имеются очевидные недостатки, а один из главных состоит в болезненном приживлении чуждого человеческому организму инородного материала. Другая альтернатива – пересадка человеческих органов от донора также сопровождается серьезными побочными эффектами, в результате чего пациент с пересаженным органом вынужден до конца своей жизни употреблять фармацевтические препараты, препятствующие отторжению пересаженного органа. 3D-биопечать, основанная на живых клетках самого пациента устраняет данный недостаток.

Таким образом, органная трехмерная биопечать человеческих тканей – кожи, сосудов, внутренних органов сулит большие возможности для лечения больных. В мире ведутся разработки методов воспроизводства живых человеческих органов и элементов для практического медицинского применения [6, с. 2].

Так, благодаря 3D-биопечати ученым университетов Сиднея, Гарварда, Стэнфорда и Массачусетского Технологического Института удалось создать несколько различных видов тканей человека, и прежде всего, это ткань печени, которая в настоящее время уже используется в испытаниях лекарственных препаратов на токсичность [9].

В 2014 году голландские хирурги провели первую в мире операцию по полной трансплантации пластикового черепа, который был напечатан на 3D-принтере и пересажен 22-летней девушке. Операция длилась 23 часа и прошла успешно [10].

В 2015 году австралийцу Ричарду Стрэттону провели операцию по пересадки челюсти, напечатанной на 3D-принтере [11]. Данная операция также прошла успешно.

В свою очередь команда учёных из Китая впервые в истории распечатала на 3D-принтере живые человеческие почки. Распечатанный орган обладает точно таким же функционалом, как и настоящий. Такие искусственные почки из принтера могут вести полноценную регуляцию химического гомеостаза организма, и, теоретически, легко приживутся в теле человека. Главной проблемой, с которой столкнулись учёные, является низкий срок службы органа – распечатываемые искусственные почки могут работать не более четырёх месяцев. Однако данном этапе китайцы работают над тем, чтобы повысить срок службы органа, в идеале продлив его до продолжительности жизни пациента [12].

15 апреля 2019 года ученые Тель-Авивского университета впервые в мире сумели напечатать на 3D-принтере живое сердце. По оценкам израильских ученых, новая технология уже в течение ближайшего десятилетия позволит создавать «по индивидуальному заказу» органы из образцов тканей, взятых у пациента [13].

Более того, задача, которую ставят на будущее ученые в области 3D-биопринтинга – научиться наращивать ткани прямо на поврежденном месте. Это позволит вместо достаточно большого принтера использовать инструмент подобный пистолету, из которого на тело пациента будут наносить элементы гидрогеля с клетками, которые, в свою очередь, прямо на человеке будут полимеризоваться, формируя новую ткань [14, с. 336].

Недавно в гонку за создание идеального 3D-принтера для биопечати вступила и Россия. На Международном мероприятии «Открытые инновации», которое состоялось в Москве в середине октября 2014 года, московская лаборатория 3D Bioprinting Solutions представила первый российский 3D-биопринтер Fabion. Прежде, чем приступить к созданию 3D-принтера Fabion, команда российских исследователей тщательно изучила 16 биопринтеров, разработанных в различных странах мира, и предложила собственную уникальную конструкцию, которая составила достойную конкуренцию зарубежным аналогам [7].

Кроме того, в 2014 году велись разработки биопринтера под названием «Орган.Авт», который предназначен для создания живых микроорганов и тканей в условиях космической лаборатории. Уже в 2016 году появился рабочий прототип данного биопринтера, после чего начались его испытания, включавшие пробные работы в невесомости. 4 декабря 2018 года в ходе проведенного на Международной космической станции эксперимента, космонавт Олег Кононенко напечатал на принтере первый орган. Им оказалась щитовидная железа мыши. Далее в ходе следующих опытов были напечатаны еще 5 мышиных щитовидных желез и 6 человеческих хрящей. Таким образом, в общей сложности было напечатано 12 органов [15].

Вместе с тем, мониторинг информационных ресурсов позволил прийти к выводу о том, что сегодня применение технологии 3D-биопринтинга успешно используется при замене отдельных элементов опорно-двигательного аппарата (костей, хрящей, суставов, связок); в челюстно-лицевой хирургии (замена поврежденных или удаленных частей); в стоматологии (замена зубных протезов, имплантов); элементов внутреннего и наружного уха и другие.

Технология 3D-биопечати не обошла стороной и ДНР. Сегодня в Республике функционируют несколько предприятий по производству 3D-принтеров, робототехники и 3D-печати, крупнейшими из которых являются «MEDUSA» и «3Д Техно».

Одним из главных приоритетных направлений развития данных предприятий являются аддитивные технологии в медицине. Среди них можно выделить:

1) предоперационное планирование – производство точных копий фрагментов человеческого тела или его внутренних органов для проведения «Операций на столе», более чёткого планирования и сокращения времени операций;

2) биопечать – производство объемных живых клеточных структур и биодеградируемых скаффолдов;

3) эндопротезирование – производство имплантов для восстановления отсутствующих или пострадавших частей или органов организма;

4) изготовление лайнеров для протезов и тонкостенных силиконовых изделий с контролем толщины стенки и силиконовых формы разной степени сложности [16].

Таким образом, считаем, что технология 3D-биопринтинга как направление трансплантологии сегодня является одной из самых перспективных. Однако в ходе анализа было установлено, что действующее отечественное законодательство о трансплантологии не учитывает особенности создания органов посредством 3D-биопринтинга. Поэтому отношения, связанные с их созданием и имплантацией, нуждаются в самостоятельном правовом регулировании. В этой связи возникает необходимость в принятии специального законодательного акта, направленного на регулирование отношений в сфере использования технологии биопринтинга, в котором представляется необходимым регламентировать следующие вопросы:

  1. Определение терминов в сфере 3D-биопритинга.

  2. Сфера действия нормативно-правового акта.

  3. Условия и порядок применения 3D-биопритинга.

  4. Единый государственный реестр реципиентов.

  5. Организации и учреждения, осуществляющие деятельность в сфере 3D-биопритинга.

  6. Финансирование 3D-биопритинга.

  7. Права и обязанности реципиента и организации, осуществляющей деятельность в сфере 3D-биопритинга.

  8. Контроль за деятельностью в сфере 3D-биопринтинга.

  9. Ответственность за нарушение законодательства в сфере 3D-биопритинга.

  Кроме того, считаем, что в Республике необходимо разработать и внедрить государственно-целевую программу развития, отображающую использование биомедицинских технологий, а также внедрение их в клиническую практику и медицинскую науку ДНР.

 

Список литературы:

  1. Конституция Донецкой Народной Республики, принята Постановлением Верховного Совета ДНР № 1-1 от 14.05.2014 г. (в ред. от 30.11.2018 г.). [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://dnrsovet.su/konstitutsiya/ (дата обращения 12.05.2020)
  2. Закон РФ «О трансплантации органов и (или) тканей человека» от 22.12.1992 № 4180-1 (в ред. от 23.05.2016). [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_4692/ (дата обращения 12.05.2020)
  3. Сальников В.П., Стеценко С.С. Общие принципы правового регулирования трансплантации органов и тканей человека. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: www.juristlib.ru/book_2019.html (дата обращения 12.05.2020)
  4. Даруя новую жизнь. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://dnr-news.com/pressa/39731-daruya-novuyu-zhizn.html (дата обращения 12.05.2020)
  5. Стамбульская декларация о трансплантационном туризме и торговле органами. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.jtransplantologiya.ru/jour/article/viewFile/243/305 (дата обращения 12.05.2020)
  6. Токарев Б.Е., Токарев Р.Б. Анализ рыночных перспектив технологий 3D-биопечати // Вестник евразийской науки. — № 2. — 2016. — С. 1–16.
  7. 3D Bioprinting Solutions представила 3D-биопринтер Fabion. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.orgprint.com/novosti/Sozdan-pervyj-rossijskij-3D-bioprinter-Fabion (дата обращения 12.05.2020)
  8. Трехмерная печать органов – будущее трансплантологии. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://repo.knmu.edu.ua/bitstream/123456789/10038/1/11864.pdf (дата обращения 12.05.2020)
  9. 3D-печать органов выходит на новый уровень. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://3dtoday.ru/industry/3d-pechat-organov-vykhodit-na-novyy-uroven.html/ (дата обращения 12.05.2020)
  10. Голландке пересадили напечатанный на 3D-принтере череп. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://medportal.ru/mednovosti/news/2014/03/31/001scull/ (дата обращения 12.05.2020)
  11. Первая операция по пересадке напечатанной на 3D-принтере челюсти прошла успешно. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://fornote.net/2015/07/pervaya-operatsiya-po-peresadke-napechatannogo-na-3d-printere-chelyusti-proshla-uspeshno/ (дата обращения 12.05.2020)
  12. В Китае напечатали живые почки на 3D-принтере. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.imena.ua/blog/china-3d/ (дата обращения 12.05.2020)
  13. Впервые в мире: ученые Израиля напечатали живое сердце на 3D-принтере. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://www.vesty.co.il/articles/0,7340,L-5494800,00.html (дата обращения 12.05.2020)
  14. Шмарин Н.В., Карелина А.А. 3D-биопринтер-печать донорских органов и тканей для трансплантологии // Инновационное развитие современной науки: проблемы, закономерности, перспективы. — 2017. — С. 334–336.
  15. Космический принтер: прибор для печати органов отправят на МКС. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://iz.ru/796519/bulanov-aleksandr/kosmicheskii-printer-pribor-dlia-pechati-organov-otpraviat-na-mks (дата обращения 12.05.2020)
  16. Эндопротезирование и 3Д Печать в Медицине. [электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: https://vk.com/3d_tehno_dn?w=wall-141350585_1654 (дата обращения 12.05.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.