Хүн төрөлхтөн технологийн үсрэнгүй хөгжлийн үр дүнд биологийн эд, эрхтнийг принтерээр хэвлэдэг болж байна. Үүний ачаар донорын эрхтэн хүлээж нас барах тохиолдол эрс буурч, ая хүнийг аврах боломжтой. Зөвхөн АНУ-д гэхэд өдгөө барагцаагаар 100 000 гаруй хүн эрхтэн шилжүүлэн суулгах мэс засал хийлгэхээр хүлээж буй гэсэн статистик байна. Өнөөгийн байдлаар 3D принтерээр судас, арьс, мөгөөрс болон зарим эрхтнийг хэвлэдэг олон давхаргат цогц бүтэц бий болгоод буй. Хэдийгээр ийм дэвшилд хүрсэн ч ашины бүтээгдэхүүнийг хүнд шилжүүлэн суулгасан нь ердөө ганц жилийн өмнөх явдал. Олон улсын эрдэмтдийн багийнхан 2022 онд 3D принтерээр хэвлэсэн эрхтнийг анх удаа хүнд шилжүүлэн суулгажээ. Микротиа буюу төрөлхийн чихний дэлбээний дутуу хөгжилтэй, 20 настай мексик бүсгүйн эд, эсийг ашиглан Америкийн “3DBio therapeutics” компанийнхан чих “хийжээ”. Үүний тулд баруун чихнээс нь 0.5 грамм мөгөөрс авч, өөрийнх нь эс болон био бэх ашиглан хэвлэсэн байна.
Био материал хэвлэх явц
Хэвлэх үйл явц 10 хүрэхгүй минут үргэлжилжээ. Уламжлалт мэс заслаар бол тухайн үйлчлүүлэгчийн хавирганы мөгөөрснөөс авч, чихний хэлбэртэй хайчлан суулгадаг бөгөөд олон цаг зарцуулдаг аж. Машинаар хэвлэсэн чихийг арьсан доор байрлуулсан бөгөөд яваандаа мөгөөрсний эдийг өөрөө нөхөн төлжүүлдэг. Ингэснээр өөрийнх нь чихнээс өөрцгүй болох юм. Өнгөрсөн жил 6-25 настай 10 хүнд үүнтэй төстэй хагалгаа хийсэн бөгөөд тэд таван жилийн турш эмчийн хяналтад байх ёстой. Энэ ажиллагаа нь био принтерийн салбарт хувьсгал хийснийг олон улсын эрдэмтэд онцолж буй. Өдгөө хамар, нурууны нугалам хоорондын диск буюу зөөлөн эд, өвдөгний холбогч эдийг хэвлэх боломжтой талаар “3DBio therapeutics” компанийнхан үзэж буй. Юуны түрүүнд био чихтэй өвчтөнүүдийн үр дүнгээс ирээдүйн бүтээгдэхүүний “хувь заяа” шийдэгдэнэ. “Чихнээс нугалам хоорондын диск рүү шилжих нь том үсрэлт” гэж Карнегийн их сургуулийн профессор Адам Файнберг онцолжээ.
БИО МАТЕРИАЛЫН ТҮҮХ “НЯЛХ” Ч ХУРДАН ӨСӨЖ БАЙНА
Хүний “сэлбэг хэрэгсэл”-ийг 3D машинаар хэвлэх анхны туршилтыг 2000 онд Америкийн био инженер Томас Боланд хийсэн түүхтэй. Тэрбээр ДНХ-ийн хэсгүүдийг бүтээхийн тулд “Lexmark” болон HP принтерийг ашигласан бөгөөд эсийг хадгалах, бэхний температур, зуурамтгай чанарыг хянахын тулд программ хангамжийг шинэчлэх шаардлагатай болжээ. Ингээд гурван жилийн дараа уг технологио патентжуулж, өнөөдрийг хүртэл олон янзын хэвлэх хувилбарыг нэвтрүүлсэн юм байна.
Ташрамд сонирхуулахад, Нидерландын нийслэл Амстердам дахь Вроликийн музейд ХVIII зуунд хийсэн хиймэл хамар хадгалагддаг. Тэрхүү хиймэл эрхтнийг тэрбүүгийн улмаас хамаргүй болсон, 28 настай залуу өөртөө хийсэн хэмээн тэмдэглэсэн байдаг. Мөн Сэргэн мандалтын үеийн Данийн одон орон судлаач, зурхайч, алхимич Тихо Брахе зодооны үеэр хамраасаа салж, өөртөө хиймэл хамар хийсэн гэдэг. Мэдээж тухайн үедээ бол “шилдэг” бүтээл байсан буй за. Одоогийн байдлаар био принтерийн гурван төрөл байгаааж. Хамгийн түгээмэл нь бэхэн хэвлэл бөгөөд үйл ажиллагааны зарчмаараа ердийн принтерээс ялгаагүй. Энгийн бэх буюу хорны оронд хүний үүдэл эс бүхий биологийн материал байна. Харин цаасны оронд гидрогелиэр дүүргэсэн тавиур ашигладаг аж. Ийм төхөөрөмжүүд нь энгийн программ хангамж, хэвлэх хурд, харьцангуй хямд өртөг зэргээрээ бас онцлог. Бэхэн био принтер нь олон материалтай нийцдэг бөгөөд эсийн амьд үлдэх хувь өндөр зэрэг давуу талтай.
Эл үндсэн аргаас гадна микроэкструз буюу наалдамхай хайлмал, эсвэл зуурмагийг хэвний нүхээр шахаж бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх технологид суурилсан принтерүүдээр хүний “сэлбэгийг” хэвлэх боломжтой. Энэхүү шахмал хэвлэлийн сул тал нь эсийн амьдрах чадварыг багасгадаг . Түүнчлэн лазерын тусламжтайгаар био материал хэвлэдэг айна. Эл арга нь эсийн амьдрах чадварыг бууруулдаггүй ч эцсийн бүтээгдэхүүнийг тогтворжуулахын тулд өндөр хурд шаардлагатайгаас гадна хэвлэмэл бүтцэд металлын ул мөр үлдэх магадлалтай нь сул тал нь.
Био бэхийг үүдэл эс, гахайн коллагены уураг, эсвэл замагт суурилсан материалаар хийдэг аж. Үүдэл эсүүд нь био материалын гол “тоосго” бөгөөд бусад эсийн урьдал бодис нь.
Дэлхийн хэмжээнд био хэвлэх компани, байгууллага олон зуугаар тоологддог гэнэ. 2021 оны статистикаар 3D био хэвлэлийн орлогын эзлэх хувь АНУ-д 32.7, Европт 28.9 (ялангуяа Франц, Герман), Номхон далайн бүс нутагт 24.5, Латин Америкт найм, Ойрхи Дорнод, Африкт 5.9 байжээ. Өнгөрсөн онд л гэхэд энэ салбарын дэлхийн зах зээлийн хэмжээ 2.13 тэрбум ам.долларт хүрсэн байна. Судлаачдын тэмдэглэснээр 2030 он гэхэд 8.3 тэрбум ам.долларт хүрэх төлөвтэй. Хамгийн алдартай компаниудын нэг нь АНУ-ын Сан-Диего хотод төвтэй “Organovo” бөгөөд 3D био хэвлэх технологиор мөнгө олж эхэлсэн анхны лаборатори юм. Жишээ нь, энэ нь эмийн үйлдвэрүүдэд судалгаа, эмчилгээний зориулалтаар элэгний “exVive3D” эдийг “NovoGen MMX” био принтерээр хэвлэн нийлүүлдэг аж. Өөр нэг алдартай компани бол БНСУ-ын “Rokit”.
Био хэвлэх үйлдвэрлэлийн хувьд программ хангамж нэн чухал. Энэ чиглэлээр тэргүүлэгчдийн нэг нь Америкийн “Allevi” компани. Тэдний “Allevi bioprint PRO” платформ нь нэгдсэн зүсэлттэй загвар үүсгэх тусгай хэрэгсэлтэй .
ХЭВЛЭСЭН ЧИХ, “БУДСАН” НҮД
Өнөөдөр био хэвлэх технологийг улам боловсронгуй болгох, янз бүрийн эд, эрхтэн үйлдвэрлэх туршилтуудыг олон улсад үргэлжлүүлсээр буй. Жишээ нь, АНУ-ын Колумбын их сургуулийнхан хиймэл арьс бий болгох, хэвлэхэд түлхүү анхаарч байхад Карнеги Меллоны их сургуулийн эрдэмтэд биологийн нарийн төвөгтэй бүтэц болох судас бүтээж, машинаар “хийхээр” шамдаж байна. Дэлхийн судалгааны олон багийнхан донорын эд, эрхтнийг бүрэн солиход тохиромжтой, био зүрх хэвлэхээр толгойгоо уралдуулж буй. Үүний үр дүнд Харвардын их сургуулийн харьяа “Wyss” хүрээлэнгийн мэргэжилтнүүд зүрхний бөмбөрцөг хэлбэрийн актин уургийн молекулуудаас бүрдэх хэлхээнүүд буюу утсыг 3D-гээр хэвлэжээ. Үүнийг зүрхний шигдээс, эсвэл “хөдөлгүүрийн” гэмтлээс үүдэлтэй сорвижилтын эсрэг ашигладаг юм байна.
Тэгвэл 2019 онд АНУ-ын Уэйк Форестын анагаахын их сургуулийн Нөхөн сэргээх хүрээлэнд цагаан мөгөөрсөн хоолойг анх удаа био хэвлэх аргаар хийжээ. Мөн “Fripp design and research” компанийнхан хорт хавдрын улмаас хамаргүй болсон өвчтөнд шилжүүлэн суулгах хамар бүтээж чадсан нь 2002 оны дэлхийн онцлох ололтоор нэрлэгдсэн байдаг. Тэгвэл 2021 онд Английн Лондонд 40 настай эрэгтэйд зориулан 3D принтерээр хиймэл нүд хэвлэжээ. Хэдийгээр жинхэнэ нүдтэй тийм ч төстэй биш, будаж “гооддог” ч гэлээ өвчтөний хувьд өөртөө итгэлтэй байхад нь тусалсан гэнэ.
Био принтерээр хэвлэсэн чих жинхнээсээ ялгарах зүйлгүй
Сүүлийн жилүүдэд эрдэмтэд био эд, эсийг (яс, арьс, судас) тухайн бие махбодод нь хэвлэх боломжийг хайж буй. Ийм сонголтууд нь өвчтөнд илүү аюулгүй, цаг хугацаа, эдийн засгийн хувьд хэмнэлттэй. Австралийн “UNSW Sydney” их сургуулийн эрдэмтэд хүний бие дотор 3D био материал бүтээх F3DB нэртэй робот гар бий болгосон талаараа энэ оны эхээр танилцуулсан. Үүний үр дүнд гэмтсэн эрхтнүүд, жишээлбэл, ходоод, бүдүүн гэдэсний хананд эд, эс хэвлэх боломжтой аж. Уг технологийг гахайн бөөрний гадаргууд туршсан нь амжилттай болсон аж. Үүнийг улам хөгжүүлж ойролцоогоор 5-7 жилийн дараа өргөн ашиглах боломжтой гэж таамаглаж байна.
Бэлтгэсэн: Э.Хана
