Қазіргі уақытта әлем ғалымдары адамдарға трансплантациялауға жарамды мүшелерді, атап айтқанда, бүйрек, бауыр, тіпті жүректі қалыптап шығаратын көпфункциялы принтерді өмірге әкелуге барын салып жатыр. Бір қызығы, биопринтерлердің прототиптері сүйек және шеміршек импланттарын басып шығаруға, сондай-ақ белгілі ақуыздар, майлар, көмірсулар мен дәрумендерді қамтитын күрделі биологиялық тағамдарды жасауға да қабілетті.
Осы орайда қарапайым принтерлер жоғары технологиялық биомашинаға қалай айналғанын қысқаша баяндағанымыз жөн болар. Трансплантация саласындағы алғашқы тәжірибелер кезінде ғалымдар заманауи әрі жетілдірілген қарапайым реактивті аппараттарды қолданды. 2000 жылы биоинженер Томас Боланд күрделі есептеулер мен модификациялар арқылы ДНҚ фрагменттерін басып шығару үшін Lexmark және HP жұмыс үстелі принтерлерінің параметрлері мен сипаттамаларын өзгертті. Адам жасушаларының параметрлерін қарапайым принтердегі сия тамшысының мөлшерімен салыстыруға болатындығы және 10 микронға жететіні белгілі болды. Зерттеулер нәтижесінде жасушалардың 90 пайызы 3D принтерде құру процесінде функциялар мен өміршеңдікті сақтайтындығы анықталды. 2003 жылы Томас Боланд жасушалық басып шығару технологиясын патенттеді. Сол сәттен бастап дене мүшелерін 3D принтер арқылы басып шығару мүмкіндігі таңғажайып дүние болудан қалды. Бірнеше онжылдықтар ішінде зертханалық зерттеулер жүрекшелерді, жүрек клапандарын басып шығаруға, сондай-ақ трансплантациялау үшін тері мен сүйек тіндерін қалпына келтіруге қабілетті қарқынды дамып келе жатқан салаға айналды. 2007 жылы биопринт коммерциялық контурға ие бола бастады. Бастапқыда ғалымдар биопринтинг технологиясын дамыту үшін 500 мың доллардан астам қаражат алды, бірақ 2011 жылға қарай инвестиция көлемі айтарлықтай өсті.
Биопринтинг – 3D басып шығаруды қолдана отырып, жасушалық негізде көлемді модельдер жасау технологиясы. 3D принтерде адам мүшелерін қалпына келтіру үшін фотосезімтал гель, арнайы сұйықтық немесе ұнтақ толтырғыш қолданылады. Қолданылатын құрылғыға байланысты жұмыс материалы диспенсерден тұрақты ағын түрінде немесе өлшенген тамшылармен беріледі. Бұл әдіс жасушалардың тығыздығы төмен жұмсақ тіндерді – дана тері мен шеміршекті жасау үшін қолданылады. Сүйек импланттары табиғи шыққан полимерлерден қабатты балқыту арқылы басылады.
3D принтерде дене мүшесін құрудың алғашқы сәтті эксперименті 2006 жылы жасалды. АҚШ-тағы «Уэйк Форест» жеке зерттеу университетінің ғалымдар тобы бірнеше сынақ субъектілері үшін қуықтарды әзірлеп, басып шығарды. Бұл жасанды органды жасау үшін дәрігерлер тін жасушаларын пайдаланды. Экструдер көмегімен арнайы жасалған герметикалық камерадағы донорлық тіңдердің үлгілері (материалдарды жұмсартатын және пішіндейтін машина) адам денесінің қалыпты температурасына 36,6°C дейін қыздырылған қуық орналасуының үстіне жағылды. 6-8 аптадан кейін қарқынды өсу және одан кейінгі бөліну процесінде жасушалар адам ағзасын қалпына келтірді.
3D-принтерде органдарды үлкен көлемде басып шығарумен бірнеше ірі компаниялар ғана айналысады. Бұл салада ең үлкен жетістіктерге америкалық «Organovo» компаниясының инженерлері қол жеткізді. Олар бауыр тінін басып шығара алды. 2014 жылдың қараша айында «Organovo» компаниясының мамандары бауырды 3D-принтерде сәтті басып шығарғаны туралы жаңалық қызу талқыланды. Бұл жолы америкалық ғалымдар 5 апта ішінде биологиялық функциялары мен өміршеңдігін жүзеге асыра алатын жұмыс істейтін адам тінін қайта жасады. Өндірілген мүше дәрі-дәрмектерді сынауға арналған. Бірақ өнертапқыштар жақын болашақта өз жабдықтарын донорлық мүше құруға бейімдейді деп үміттенеді. Әзірге фармацевтикалық компаниялар зертханада алынған «Organovo» материалын тәжірибелік фармацевтикалық үлгілерді сынау үшін пайдаланады. Мұндай сынақ жүйесі дәрі-дәрмек өндірушілеріне қауіпсіз және аз уытты антибиотиктерді жасауға мүмкіндік береді. Өндіруші компанияның баспасөз орталығы жақын арада «Organovo» және оның серіктестері трансплантация нарығына шығатынын айтты. Биоинженерлер екі апта бойы биологиялық функциялары мен өміршеңдігін сақтайтын бүйректерді 3D принтер арқылы басып шығара алды. Сондай-ақ компания коммерциялық бүйрек тіндерін шығарумен айналысады, ал фармацевтер оларды инновациялық медициналық құрамдарды зерттеу үшін сатып алады. Биотін «exVive3D tissue» атауын алды.
Өз кезегінде жапондық «CyFuse» компаниясы микроскопиялық таяқшаларға байланған сфероидтардың көмегімен жасушалық қосылыстарды модельдеу бойынша жұмыс істеді. ТМД ғалымдары да басқа елдердегі әріптестерінен қалыс қалмады. Ресейде «3D Биопринтинг Солюшенс» компаниясы жүргізген биологиялық зерттеулер сәтті аяқталды. Биоинженерлер қалқанша безінің өміршең 3D үлгісін басып шығара алды. Принтерде басылған мүше сынақ тінтуірін қауіпсіз трансплантациялады. Эксперимент барысында ғалымдар «3DBio» жоғары технологиялық отандық 3D принтерін қолданды.
Бүгінде биопринтинг сарапшылар болжағаннан әлдеқайда жоғары қарқынмен дамып келеді. Дегенмен бұл салада қолданылатын технологиялар медициналық импланттардан ерекшеленеді, шыны керек, жаңа жабдықтар әлі де жетілдіруді қажет етеді. Инженерлер жоғары дәлдіктегі модельдер құруды және адамның сүйек қаңқасының әртүрлі элементтерін, дәлірек айтқанда саусақтардың фалангаларын, жамбас буындарын, кеуде қуысының бөлшектерін шығаруды үйренді. Сүйек импланттары биохимиялық құрамы бойынша сүйек тініне ұқсас жоғары беріктігі бар материал-нитинолдан (титан никелиді) селективті лазерлік агломерация әдісімен жасалады. Баспа үрдісінде компьютерлік томография арқылы жасалған 3D модельдер қолданылады.
Қазіргі уақытта барлық бағыттағы жоғары технологиялар мен ғылыми жетістіктерге негіз болған 3D биопринтинг қарқынды дамып келеді. Олар ішкі ағзаның құрылымын және олардың жұмыс принциптерін зерттеудегі көптеген мәселені шешуге көмектеседі. Сондай-ақ жасанды импланттар саласындағы зерттеулерді де айтарлықтай ілгерілетіп отыр.