С помощью 3D-принтера сегодня можно быстро и дешево напечатать практически что угодно — от небольшой игрушки до пролета моста. Однако созданием жестких структур возможности этой технологии не ограничиваются. Все больше внимания привлекает печать с использованием биологических или биосовместимых материалов. Например, с помощью подобных технологий ученым удалось впервые напечатать человеческое сердце в миниатюре.

В прошлом году Химико-биологический кластер Университета ИТМО выиграл мегагрант для развития технологии биопечати в Санкт-Петербурге в партнерстве с одним из ведущих ученых в этой области, профессором Университета Торонто Евгенией Кумачевой.

Работа в рамках этого проекта предполагает не только совместные исследования, создание лаборатории, но также и организацию семинаров, конференций, которые позволят студентам и молодым ученым больше узнать о создании новых материалов. Одним из таких мероприятий стал BioPrint — масштабный двухдневный воркшоп, в ходе которого ведущие мировые ученые их четырех стран делились своими знаниями с учащимися.

«Мы выработали формат, включающий в себя пять лекций и лабораторный практикум по биопечати, — рассказывает один из организаторов воркшопа, декан факультета биотехнологий Михаил Курушкин. — В результате мы смогли собрать экспертов, средний индекс Хирша которых составил 59, топовых ученых со всего мира».

Михаил Курушкин
Михаил Курушкин

От ранозаживления до исследований космоса

Воркшоп проходил в течение двух дней. На протяжении всего этого времени студенты и молодые ученые могли послушать лекции ведущих ученых в своей области, которые работают в США, Германии, Китае, Канаде.

«Сергей Шейко (Университет Северной Каролины в Чапел-Хилле) рассказывал о дизайне чернил для биопринтинга, Жи Хонг Ние (Фуданьский университет) — о типах взаимодействии в коллоидном растворе между частицами чернил, — объясняет локальный председатель мероприятия, научный сотрудник химико-биологического кластера Университета ИТМО Софья Морозова. — Они составляли блок, посвященный тому, какие свойства можно задавать системе, варьируя структуру полимеров. Другие лекции были посвящены непосредственно применению. Так, Майкл Гелински (Дрезденский технический университет) рассказывал о биопечати для применений в космосе».

Софья Морозова
Софья Морозова

Финальную лекцию воркшопа провел руководитель работ по мегагранту Евгения Кумачева.

«Я выступаю на BioPrint, чтобы осветить последние достижения в области 3D-печати, а также последние достижения в области создания полимерных материалов и развития нанонауки. Важно подчеркнуть междисциплинарность исследований, — объясняет она. — Я хотела в своем выступлении представить новые концепции в разработке чернил для 3D-печати и биологических применений печатных материалов. У меня хорошее впечатление от BioPrint. Научные исследования идут медленнее, чем я ожидала, но, учитывая текущую эпидемиологическую ситуацию, мы движемся в правильном направлении».

Евгения Кумачева. Источник: wikipedia.org
Евгения Кумачева. Источник: wikipedia.org

Лекции из-за эпидемиологической обстановки проходили через Zoom. Однако слушать их можно было не только у себя дома, но и находясь в Университете ИТМО. Этой возможностью воспользовались не только студенты первого неклассического, но и учащиеся других вузов Петербурга, которых заинтересовало мероприятие.

«Лекции шли подряд и можно было послушать все, не было никаких технических накладок. Всего у нас зарегистрировались 109 человек, — рассказывает главный организатор воркшопа, студентка БиоТеха Университета ИТМО Александра Игнатенкова. — В пиковые моменты онлайн слушали около 40 человек, в аудитории присутствовали до 15».

Воркшоп BioPrint
Воркшоп BioPrint

«Мероприятие прошло очень успешно, оно охватило много интересных тем ― от составных элементов чернил до полимеров, способных менять форму; от биоматериалов для 3D/4D-печати до медицинских эластомеров, — поделился своими впечатлениями Жи Хонг Ние. — Аудитория активно участвовала в семинаре. Сам воркшоп получился своевременным и увлекательным. Он позволил студентам и ученым обменяться идеями и изучить новейшие достижения в нашей области».

Биопечать своими руками

Центральным событием второго дня стал лабораторный практикум для студентов, в ходе которого можно было своими руками попробовать те технологии, о которых рассказывали ведущие ученые в своих лекциях. На него собралось порядка 60 участников. Практикум проходил на базе Института SCAMT.

Воркшоп BioPrint
Воркшоп BioPrint

Практикум состоял из четырех этапов. Первый был посвящен теории непосредственной работы с 3D-биопринтингом. По его итогам участники прошли онлайн-тестирование. Те, кто набрал лучший результат, получили призы от организаторов. Далее студенты могли ближе познакомиться с чернилами, больше узнать об их свойствах, в том числе о таком важном, как тиксотропия.

«Чернила для 3D-печати должны обладать тиксотропными свойствами, — поясняет Софья Морозова. — То есть при малой нагрузке они должны демонстрировать поведение твердого тела, а при большой ― свойства жидкости. Такие системы нас окружают повсюду можно привести в пример кетчуп и майонез. Если мы встряхнем бутылку, они польются, но при этом они держат форму, если мы зачерпнем их картошкой фри».

Воркшоп BioPrint
Воркшоп BioPrint

Далее студентам показали, как работать с программным обеспечением, в котором задается паттерн для печати биоматериалов. В завершении участники могли сами попрактиковаться либо в печати раневой pH-чувствительной раневой повязки, либо в использовании флюоресцентных чернил с красителями, которые могут светиться под воздействием ультрафиолета.

«Хотелось показать ребятам вживую, как выглядит 3D-принтинг. Всегда, когда делаешь что-то руками, материал запоминается лучше. В будущем, я надеюсь, это мероприятие станет основой для большой международной конференции», — заключает Софья Морозова.

Перейти к содержанию