3D Bioprinting Solutions

3D Bioprinting Solutions — это российская частная компания, занимающаяся разработкой и коммерциализацией технологий трёхмерной биопечати. Основана в 2013 году в Москве. Компания специализируется на создании лабораторных 3D-биопринтеров, разработке методов печати трёхмерных тканеинженерных конструкций (скаффолдов) и органоидов, а также на проведении научных исследований в области регенеративной медицины и тканевой инженерии. «3D Bioprinting Solutions» является одной из немногих компаний в мире, которая смогла реализовать эксперименты по биопечати в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции (МКС).

История

Компания была основана в 2013 году предпринимателем и инвестором Александром Островским. На начальном этапе команда сосредоточилась на создании собственного биопринтера, способного работать с клеточными сфероидами без использования полимерных каркасов (скаффолдов). В 2015 году был представлен первый прототип биопринтера «FABION» (Fabion). В 2018 году компания запустила серийное производство биопринтеров «FABION 2.0», которые начали поставляться в научные и медицинские учреждения.

Важной вехой стало сотрудничество с Роскосмосом. В 2018 году на МКС был доставлен и успешно испытан первый российский космический биопринтер «Орган.Авт» (Organ.Aut). В ходе эксперимента впервые в мире была осуществлена печать живых тканей (щитовидной железы мыши, хрящевой ткани) в условиях невесомости. В 2020 году на МКС был отправлен обновлённый биопринтер «Орган.Авт 2.0», на котором проводились эксперименты по печати более сложных конструкций, в том числе с использованием человеческих клеток.

Технологии и оборудование

Принцип биопечати

Основная технология, используемая компанией, — это бескаркасная (scaffold-free) биопечать. В отличие от методов, использующих полимерные гидрогели или коллагеновые матрицы, «3D Bioprinting Solutions» использует клеточные сфероиды (агрегаты клеток) в качестве строительных блоков. Сфероиды помещаются в специальный биочернила (биоинк), которые не содержат искусственных полимеров и представляют собой концентрированную суспензию клеток в культуральной среде. Печать осуществляется по принципу послойного нанесения сфероидов, которые затем спонтанно сливаются и формируют целостную тканевую структуру.

Линейка биопринтеров

Компания производит несколько моделей биопринтеров:

• FABION 2.0 — лабораторный биопринтер для научных исследований. Оснащён системой стерилизации, термостатированием и многосопельной печатающей головкой. Позволяет печатать конструкции из различных типов клеток (фибробласты, хондроциты, стволовые клетки).
• Organ.Aut — космический биопринтер, разработанный для работы в условиях микрогравитации. Отличается компактными размерами, высокой степенью автоматизации и способностью работать с жидкими биочернилами без риска их разбрызгивания.
• FABION 3.0 — усовершенствованная модель, представленная в 2023 году. Отличается увеличенной точностью позиционирования, возможностью печати с использованием нескольких типов биочернил одновременно и встроенной системой контроля жизнеспособности клеток в реальном времени.

Биочернила

Компания разрабатывает и производит собственные биочернила на основе клеточных сфероидов. Для разных типов тканей используются разные составы: для хрящевой ткани — сфероиды из хондроцитов, для костной — из остеобластов, для сосудистой — из эндотелиальных клеток. Также разрабатываются биочернила для печати структур щитовидной и поджелудочной желёз.

Применение и проекты

Космическая биопечать

Эксперименты на МКС являются ключевым направлением деятельности компании. Основная цель — изучение влияния микрогравитации на процессы клеточной агрегации и формирования тканей. Установлено, что в невесомости сфероиды сливаются быстрее и образуют более плотные и однородные структуры, чем на Земле. Полученные данные используются для совершенствования методов тканевой инженерии в наземных условиях.

Регенеративная медицина

Компания ведёт исследования по созданию имплантируемых тканевых конструкций для восстановления повреждённых хрящей, костей и мягких тканей. В частности, разрабатываются методы печати хрящевых имплантатов для лечения артрозов и травм суставов. Также ведутся работы по печати мини-органов (органоидов) для тестирования лекарственных препаратов.

Ветеринария

«3D Bioprinting Solutions» сотрудничает с ветеринарными клиниками. В 2021 году был проведён успешный эксперимент по имплантации лабораторно выращенного хряща (напечатанного на биопринтере) собаке с травмой коленного сустава. Через несколько месяцев наблюдалось полное восстановление хрящевой ткани.

Фармакология

Компания разрабатывает платформы для создания трёхмерных моделей опухолей (например, рака молочной железы) для тестирования противораковых препаратов. Такие модели позволяют более точно оценивать эффективность лекарств по сравнению с традиционными 2D-культурами клеток.

Научные исследования и публикации

Сотрудники компании публикуют результаты своих исследований в рецензируемых научных журналах, в том числе в «Biofabrication», «Biomaterials Science», «Acta Astronautica». В 2021 году была опубликована статья, описывающая успешную печать функциональной ткани щитовидной железы на МКС. Компания активно сотрудничает с Институтом медико-биологических проблем РАН, МФТИ, Сеченовским университетом и другими научными центрами.

Критика и ограничения

Технологии компании, несмотря на значительные успехи, находятся на стадии экспериментальных разработок и доклинических испытаний. Основные ограничения:

• Масштабирование. Печать объёмных органов (например, почки или печени) пока невозможна из-за проблем с васкуляризацией (созданием сети кровеносных сосудов) и поддержанием жизнеспособности клеток внутри крупных конструкций.
• Стоимость. Биопринтеры FABION 2.0 являются дорогостоящим оборудованием (цена на 2024 год составляет около 15–20 млн рублей), что ограничивает их доступность для небольших лабораторий.
• Регуляторные барьеры. В России и мире отсутствует чёткая нормативная база для регистрации биопечатных имплантатов как медицинских изделий. Это затрудняет их внедрение в клиническую практику.
• Долговечность. Напечатанные конструкции на основе клеточных сфероидов без полимерной основы могут быть механически нестабильны и требуют специальных условий культивирования до имплантации.

Перспективы

Компания планирует расширить линейку биопринтеров, создать автоматизированную линию для производства клеточных сфероидов и начать клинические испытания имплантатов для восстановления хрящевой ткани. Также ведутся разработки по созданию биопринтеров для печати прямо в операционной (in situ bioprinting) — непосредственно на месте повреждения тканей пациента. В долгосрочной перспективе «3D Bioprinting Solutions» нацелена на создание технологии печати полноценных органов для трансплантации.

Источники

1. Официальный сайт компании 3D Bioprinting Solutions (раздел «О компании», «Технологии», «Продукты»).
2. Статья «First space experiment of 3D bioprinting in microgravity» (Biofabrication, 2021).
3. Материалы пресс-конференции Роскосмоса «Итоги эксперимента «Орган.Авт» на МКС» (2019).
4. Публикация «Scaffold-free bioprinting of cartilage tissue constructs» (Biomaterials Science, 2022).
5. Интервью генерального директора компании А. Островского для журнала «Наука и жизнь» (2023).