Дизайнер биопечати (биопринтинга)

Дизайнер биопечати разрабатывает макеты искусственных органов и тканей для их последующего воспроизведения на 3D-принтерах. Кстати, недавно центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию, который сам расскажет, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте. Профессия подходит тем, кого интересует физика, биология, рисование, черчение и информатика (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

3D-печать делает реальным то, что казалось невозможным еще несколько десятилетий назад. Люди научились печатать самые разные вещи, от обуви и музыкальных инструментов до жилых помещений. И следующий шаг на этом пути — печать живых биологических тканей и органов. Острая нехватка донорских органов и нерешенные проблемы в области трансплантологии делают это направление разработок очень актуальным.

К настоящему моменту ни один орган, созданный при помощи 3D-биопечати, не пересаживался человеку, однако есть успешные примеры трансплантации животным.

Учитывая современное состояние развития этой отрасли науки, а также ряд юридических и этических моментов, некоторые ученые предполагают, что трансплантация искусственно созданных органов человеку станет возможна к 2030 году.

В этой статье мы расскажем об одной из профессий в этой области — о дизайнере биопринтинга.

Что такое биопринтинг?

Биопринтинг — это направление трехмерной печати, специализирующееся на создании различных объектов (в первую очередь внутренних органов и тканей человека) из живых клеток. Биопринтинг развивается на стыке нескольких наук: био- и тканевой инженерии, биологии, медицины, ИТ-сферы, дизайна.

Эта научная область имеет очень большое значение для медицины, поскольку в потенциале может позволить восстанавливать частично поврежденные органы, а также создавать искусственные взамен утраченных. В фармацевтике биопринтинг позволит создавать небольшие опытные образцы для испытания различных медицинских препаратов, минуя исследования на животных.

В качестве «чернил» в биопринтере применяются так называемые тканевые сфероиды. Это шарообразные объединения клеток, сращенные друг с другом и представляющие собой микроткань.

В настоящее время уже появились первые бионические прототипы уха, носа, кожи, трахеи и некоторых других внутренних органов, созданные из человеческих клеток.

Роль дизайнера в биопринтинге

Какую же роль занимает дизайнер в биопринтинге?

Чтобы создать искусственный орган или ткань, вначале необходимо разработать их макет, и эту задачу решает дизайнер. Кроме навыков проектирования, ему понадобится хорошее знание биологии и анатомии, физики и математики.

Компьютерная модель будущего органа должна отражать все его анатомические и тканевые особенности, в том числе сосудистый рисунок. Кроме того, необходимо рассчитать физические и математические параметры макета.

Для такой работы необходима специальная компьютерная программа, которая позволяет моделировать объекты на клеточном и молекулярном уровнях, прорабатывать возможные варианты их взаимодействия и производить необходимые вычисления.

Обучение на дизайнера биопечати (биопринтинга)

В России пока нет вузов, где можно получить образование по специальности «дизайнер биопринтинга». Желающим освоить эту профессию необходимо получить дизайнерское и медицинское (или биологическое) образование.

Компания 3D Bioprinting Solutions (единственная в России, занимающаяся трехмерной биопечатью) проводит регулярные стажировки по биопринтингу. Попасть на двухнедельную практику в лабораторию могут студенты и аспиранты преимущественно биологических, медицинских, химических и физических специальностей, начиная с третьего курса учебы (аспиранты – с первого года). Стажировка состоит из двух частей – биологической и инженерной. Участников знакомят со всеми этапами биопечати, от создания макета до работы с оборудованием и материалами. Во время учебы есть возможность написать и защитить свою работу перед ведущими специалистами в области биопринтинга.

Профессионально важные качества

• Внимание к деталям.
• Инициативность.
• Склонность к командной работе.
• Интерес к междисциплинарному взаимодействию и экспериментам.
• Научно-исследовательский интерес и желание изучать инновационные методики, инструменты, программы сферы биомедицинских клеточных технологий.

Кроме того, дизайнеру биопечати нужны знания особенностей биотехнологических исследований и уверенное владение письменным и устным английским языком. 

Места работы

Дизайнер биопринтинга — профессия будущего, а значит, спрос на таких специалистов в ближайшие годы будет расти. Возможные места работы таких профессионалов: медицинские лаборатории и компании, фармацевтические фирмы и предприятия. В России дизайнеры биопринтинга уже сейчас могут работать в лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions.

Оплата труда

Институты и лаборатории, исследующие биопечать, работают в разных уголках мира. Их научные сотрудники получают зарплаты в диапазоне от 55 000 до 134 000 долларов в год. Медианная зарплата в США – 80 000 долларов в год (по данным вакансий на indeed.com).

Зарплата научного сотрудника в области биопечати в Ноттингемском университете (Великобритания) – от 27 924 до 40 927 фунтов стерлингов в год (в зависимости от навыков и опыта (минимум 31 406 фунтов стерлингов с соответствующей докторской степенью).

Интересные факты

Что можно печатать с помощью биопринтинга?

Ученые выделяют четыре группы внутренних органов, в зависимости от того, насколько они сложны для печати.

1. Плоские элементы (кожа, хрящевая ткань и др.).

Это ткани, обладающие простой для воспроизведения структурой, их создание ученые освоили одним из первых. Так, в Институте регенеративной медицины (США) была разработана технология для устранений мелких повреждений кожи у свиней, причем процедура осуществляется непосредственно на животном, которого помещают в принтер.

Также в Принстонском университете было впервые создано искусственное ухо, а в Швейцарской высшей технической школе был разработан аналог носа.

2. Трубчатые органы.

К ним относятся кровеносные сосуды, трахея, пищевод и др. В этой области ведутся постоянные исследования. В японской компании Cyfuse Biomedical были впервые напечатаны и успешно пересажены свиньям кровеносные сосуды.

3. Полые нетрубчатые органы.

К ним относятся, к примеру, матка и мочевой пузырь. В этой области ведутся эксперименты, однако пока ученым не удалось воссоздать успешно функционирующие органы такого типа.

4. Солидные органы.

Из всех вышеперечисленных они обладают наиболее сложной структурой и содержат нескольких видов клеток: (печень, почки, сердце и др.).

В данный момент ученые работают над созданием нефрона — структурного элемента почки. В то же время компании «Органово» (США) удалось создать фрагмент печени. Он непригоден для пересадки, однако может использоваться при тестировании различных фармакологических препаратов.

Кроме того, в 2015 году в российской компании 3D Bioprinting Solutions с помощью 3D-печати была создана щитовидная железа мыши.

С каждым годом количество таких исследований продолжает увеличиваться, и можно предположить, что однажды, в недалеком будущем, использование искусственных органов станет повседневной реальностью.