Принтер который печатает людей
Как и обещал в предыдущем посте, начинаю серию публикаций о принтерах, картриджах и разных сопутствующих нюансах. Сам я работаю в этой сфере около 9 лет, не скажу что я сверх-гуру оргтехники, но кое-какой полезный для рядовых пользователей опыт имеется, думаю многие найдут что-то полезное для себя, своеобразный ликбез для начинающих, но для многих это будет, конечно, открытие Америки.
На сей раз речь будет о самых частых ошибках, допускаемых пользователями, а так же стереотипах о заправке и картриджах. В этом посте начну рассматривать "струйники". Краткость не сестра ни мне, ни моему таланту(которого нет), так что будет опять длиннопост:(
Самый распространенный тип принтеров для домашнего пользования, самые простые модели стоили еще недавно по 800-950 рублей. Наиболее типовой и по-прежнему актуальный пример такого копеечного аппарата это принтеры от фирмы HP на картриджах №122. На фото черный(не "черно-белый", а именно "черный") и трехцветный (из трех цветов на листе уже "намешиваются" все остальные оттенки)
Расскажу на примере этой модели, но нужно понимать, что нижесказанное будет справедливо для всех картриджей типа "черная пузатая коробочка с медными контактами с торца и блестящей полоской печатающей головки снизу". Например такие от фирмы Canon:
Или такие от Lexmark (но это уже совсем старье, крайне редко приносят):
Какой минимум нужно о них знать чтобы у вас невзначай не "припекло"? Для кого-то это будет прописными истинами, но если бы я каждый день не объяснял это десяткам людей в течение 9ти лет, то не стал бы даже и задумываться о таких постах :)
при покупке улыбчивый менеджер будет расхваливать принтер, дескать и заправляется и хватает на долго. Врёт собака :)
Другой вопрос что большинство моделей не имеют программного или иного запрещающего заправку механизма, так что заправлять их можно, но это происходит исключительно на ваш страх и риск, и качество печати не гарантируется ни заправщиком("как так, Я ЖЕ ПЛАЧУ ДЕЕЕНЬГИИИ!" а вот так, но это тема для отдельного разговора), ни тем более заводом.
Вернемся к картриджам №122 и улыбчивому менеджеру. Вы спросите его "надолго это на сколько?", и он радостно покажет вам коробочку с новыми картриджами такой модели:
на которой написано, что черного хватает на
120 листов, а цветного на
100. "Отлично! Как раз мне хватит напечатать отчет на 60 листов, и сынульке пару рефератов в школу по 20 листиков! БЕРУ", на чем останавливаются 90% покупателей.
Но неужели вы сами не задумываетесь, что 120 листов могут быть, мягко говоря, разными? Или у вас будет "квадрат Малевича" на весь А4, или у вас будет 2 строчки текста, не кажется ли вам, что расход чернил будет "слегка" разный? Не просто же так на коробке число листов прописано со звездочкой :)
Суть в том, что чаще всего производитель пишет на коробках теоретическое количество печатаемых листов при 5%(редко при 6%) заполнении. Что такое 5% заполнения ? Вот, пожалуйста, образец от Canon:
Вот примерно с таким расходом чернил на листе вам хватит на 100-120 страниц. С цветным всё еще сложнее, цвета тратятся в разных пропорциях при печати, и если вы печатаете морские пейзажи, то голубой цвет у вас уйдет быстро, а отсеки с красным и желтым будут почти полными, но на них вы не напечатаете голубую водичку :)
Поэтому когда вы напечатали лист А4 полный текста, и еще картинку какую-нибудь добавили с жирной сплошной заливкой или графики\диаграммы, то заполнили вы не 5%, а 10% или вообще 15-20%, так если еще и жирный и крупный шрифт, да маленькие межстрочные интервалы то все 25%! И если таких листов у вас не один, а "все", то смело можете делить ресурс вашего картриджа на 3 или 4 :) итого где-то 30-50 листов для картриджа №122, а иногда и вообще 20, что в реальности чаще всего и называют нам возмущенные клиенты. И стартовый картридж(в комплекте с принтером) ничем не отличается в этом смысле от купленного с витрины в красивой коробочке(кроме картриджей 122XL, они значительно дороже, но и объем у них больше примерно в 2.5 раза), хотя многие пытаются нам доказать дескать в принтере "пробный" на 30 листов, а при покупке уже на 120!! Ну-ну.
Хотя бывают и люди поинтереснее, из серии "я вас по судам затаскаю" :) Но за 20 лет жизни фирмы в которой я сейчас работаю был всего один суд. Пришел креативный такой парнишка, заправился, вернулся на следующий день со словами "извините ребята, но я на юридическом учусь и мне это нужно для диплома, так что будем судиться, у меня картридж не печатает! *trollface*". Насколько я знаю, фирма этот суд проиграла просто потому, что всем было реально пофигу, дороже было бы время потерять\адвокатов нанимать, чем заплатить компенсацию около 500 рублей и забыть на следующий день, захотели бы упереться, то легко обломили бы пацану диплом :)
В общем с этим разобрались: количество листов указываемое на коробке\в инструкции к любому принтеру(струйные или лазерные - без разницы) это теоретический расчет при 5%(редко 6%) заполнения листа, а в реальности зачастую хватать вам будет в 2-3 раза меньше, т.к. чернил тратится на 1 лист значительно больше, чем в сферических условиях. Справедливости ради стоит отметить, что бывает и обратная ситуация: люди печатают 2-3 строчки на лист, еще и тонким шрифтом, и выжимают под 200 листов :)
вот ваш 122й картридж закончился, вам его заправили, приходите домой, вставляете и опа: на экране компьютера принтер радостно показывает, что в картридже нет чернил. Ну, и дальше, зачастую "галя, где мой ингалятор".
Это еще один распространенный стереотип: "принтеры умеют показывать уровень чернил, там есть магический датчик, который сканирует торсионными полями картридж и в каждый момент времени точно знает сколько в нем булькает чернил!". Ну вообще да, есть такие аппараты, но это редкость, и уж явно не в домашней игрушке за 900 рублей.
"НО как же так! Я вставляю новый картридж и он показывает полный уровень! Значит есть там датчик!"
Разъясняю на пальцах, не вдаваясь в подробности: 95% картриджей разных брендов(не только НР, а так же Canon, Lexmark с небольшими отличиями и нюансами) в подобном "форм-факторе" "пузатой коробочки с медной платой контактов с торца" работают по одному и тому же принципу: в этой медной плате зашит серийный номер, который при первой установке запоминает принтер и начинает считать отпечатанные на нем листы (с учетом заполнения страницы чернилами, т.е. лист с одной буквой за полноценный он списывать не станет) и когда счетчик дойдет до "финала" принтер вам покажет: картридж пустой. И после заправки, он считает серийник с платы и вспомнит что картридж этот уже должен быть пустым, о чем вас радостно и оповестит. Но печати это не мешает! Ну пусть моргает, жалуется что осталось "мало", вам то какое дело? Многие принтеры выдают предупреждающее окошко, после нажатия на нем ОК, вообще ничего не показывают и просто молча пашут :)
У старых моделей НР (вроде картриджей №56, 57) память была "девичья" и больше 3-5 серийников некоторые модели не могли удержать в мозгах, и установив по очереди 3-5 штук старых нерабочих картриджей можно было "вытолкнуть" из памяти принтера ваш актуальный рабочий заправленный картридж, и аппарат показал бы, что этот картридж вообще новый-полный-классный-супер-пупер:) В современных аппаратах, насколько я знаю, это уже не работает так просто, и придется поменять слишком много картриджей, чтобы первый на очереди сбросился, да и не нужно это, и так печатает :)
Старые же модели Lexmark в роде №16 или №17 при переустановке картриджа спрашивают "была замена, вы установили новый картридж?" НУ КОНЕЧНО ЖЕ ДА, уже в 8й раз новый! :) Но были у Lexmark и аппараты на подобных "коробочках" с жесткой непрошибаемой блокировкой, только покупка нового картриджа при окончании старого.
Важно понимать, что у подавляющего большинства принтеров НР или Canon этот счетчик листов не блокирует печать. Его можно так или иначе отключить, или заставить принтер печатать. Но, как видите, не все принтеры и бренды столь демократичны (струйники Epson так вообще жестко блокируют всю печать при окончании хотя бы одного цвета, микросхема не даст печатать пока не поставишь новый картридж), и у некоторых моделей с заправкой могут быть трудности вплоть до полной ее невозможности(как например аппараты НР на картриджах №177, работающие по принципу Epson-ов, НЕ ПУТАТЬ с №178), поэтому не надо слушать торгашей в Эльдорадо и т.п. магазинах, обзвоните лучше несколько фирм по заправке и спросите про модель которую хотите купить. Ну или поисковики в помощь, и ройте инфу.
У меня был такой случай, пошел в ДНС прикупить флешку, пока стоял выбирал услышал как рядом пожилой паре манагер втирает какую-то дичь дабы продать полное гуано. Секунд 20-30 слушал эти прохладные истории и не выдержал, вмешался в разговор, дескать не надо тебе дедушка такой принтер, намучаешься с ним, возьми лучше вот такой, бед знать не будешь. И тут торгаша прорвало "кто ты такой, Я ТУТ ПРОДАВЕЦ, я про это читаю, изучаю постоянно и мнение твое шатал-топтал" на что получил ответ "читай дальше, я это говно каждый божий день заправляю по 50 штук и знаю о чем говорю" на что услышал "и что??".
Да, ничё, епрст :) Полемизировать не хотелось и я пошел дальше по своим делам, но деды уже задумались, а этого мне собственно и надо было.
Ничто не вечно на этом свете (кроме людской жадности и глупости) и картриджи не исключение. Я бы даже сказал "картриджи ОСОБЕННО не вечны", т.к. проектируются как одноразовый расходный материал :)
Да вашим кирпичом уже гвозди заколачивать можно, какая там печать? Бывает конечно исключения, и сам лично как-то раз успешно промывал и размачивал картридж после 7 лет бездействия, и он даже неплохо так печатал, но это огромная редкость.
- регулярно пользуйтесь (раз в неделю хотя бы пару строчек, или даже проверочный шаблон на все цвета)
- картриджи на время бездействия доставать с принтера не надо, там они стоят на герметичных присосках и вне принтера протянут еще меньше.
- не нужно после окончания картриджа выжидать полгода до заправки мотивирую это "раз он пустой значит там нечему сохнуть" . Он НЕ пустой. Там осталось еще и в печатающей голове и в фильтре, это засохнет и задубеет.
Касаемо заклеивания скотчем печатающей головки у такого типа картриджей на время хранения - действительно помогает продлить агонию, если делать аккуратно и не приклеивать скотч к блестящей "зеркальной" поверхности печатающей головки (особенно у цветного, может привести к перемешиванию и порче оттенков)
Шел 2017й год, на Пикабу учат читать по-русски: "нет чернил" это НЕ то же самое что "нет картриджа" и нести заправлять такой картридж НЕ НАДО - деньги на ветер, вроде ничего сложного, но люди очень любят таскать такие картриджи на заправку.
Смысл в том, что принтер не может установить связь с "медной" платой с торца картриджа и поэтому выдает что картриджа нет. Происходит это по причине выхода из строя платы, или окисления\загрязнения контактов, причем возможно даже контактов и на самом принтере. В таком случае их можно зачистить ластиком, грубой стороной "для ручки" и протерев после еле-еле влажной салфеткой (в идеале спиртом). Если после этого принтер продолжает ругаться "картридж отсутствует или поврежден", "проверьте картридж", "картридж отсутствует" значит его нужно заменить на живой.
Произойти такая неприятность может в любой момент. Может на первой заправке, может на пятой, может на двадцатой, но чем больше картридж проработал тем выше шанс. Это кстати одна из причин по которой мастер не может и не должен давать гарантию на заправку - вы заправите картридж, придете домой, напечатаете 2 листа и он решит перегореть, а вам на завтра нужны документы в суд. Отвечать за то, что вы не соблюдаете инструкцию к вашей технике и не покупаете новый картридж при окончании старого должен заправщик?
И на последок: если вы заправили картридж №122 или любой подобный по типу и поболтав в руке картридж почувствуете как в нем булькают чернила не спешите думать "ай какие молодцы, от души налили, не пожалели", лучше попросите выкачать все чернила назад, заберите свои деньги и идите к людям которые хотя бы ЧТО-ТО понимают в заправке, потому что "булькающий" картридж такого типа не то что печатать не будет, он полностью зальет вам в лучшем случае принтер, в худшем сумку с документами, деньгами, паспортом, мобильником и т.д., в которую вы будете иметь неосторожность положить его. Булькать они НЕ ДОЛЖНЫ! Если бы нам не приносили такой шок-контент от горе-заправщиков, я бы даже писать ничего подобного не стал, но увы, приносят.
Информации подобного(и более глубокого) рода от "практика" еще очень много, если будет интерес у аудитории будут и посты, а на сегодня всё. Извиняюсь за ошибки, уверен они есть:)
Миллионы людей в мире ждут своей очереди на пересадку органов. В одном только Китае в листе ожидания 1,5 млн человек, в США — 113 тыс., из них, в среднем, 20 человек в день умирают, так и не дождавшись донора. Новую почку — самый востребованный орган — приходится ждать от трех до пяти лет. Эту проблему можно решить: напечатав нужные органы на специальных 3D-принтерах.
Правда, не раньше, чем в ближайшие десять лет.
Технология биопринтинга: как и зачем сегодня печатают органы?Как это устроено?
Принцип примерно тот же, что и в обычной 3D-печати: на специальном принтере мы получаем трехмерный объект.
Первый этап — предпринтинг: сначала создают цифровую модель будущего органа или ткани. Для этого используют снимки, полученные на МРТ или КТ.
Затем печатают, слой за слоем — эта технология называется аддитивной. Только вместо обычного 3D-принтера здесь специальный биопринтер, а вместо чернил — биоматериалы. Это могут быть стволовые клетки человека, которые в организме выполняют роль любых клеток; свиной коллагеновый белок или клеточный материал на основе морских водорослей.
Если клетки живые, их берут с помощью биопсии и подготавливают в биореакторе: пока они не размножатся делением до нужного количества. Во время печати биопринтер полимеризует клеточную структуру — то есть связывает ее с помощью ультрафиолетового света, нагревания или охлаждения. Клеточные слои связываются при помощи гидрогеля — органического или искусственного.
Затем полученную структуру помещают в биосреду, где она «дозревает» перед пересадкой. Это — самый долгий этап: он может длиться несколько недель. За это время структура стабилизируется, а клетки готовы выполнять свои функции.
Потом орган пересаживают и следят за тем, как он приживается.
Биопринтинг: как печатают живые органы на 3D-принтереПомимо обычных аддитивных есть и другие биопринтеры. Одни из них печатают коллагеном непосредственно на открытую рану: так можно быстро нарастить новую кожу даже в полевых условиях. В этом случае этап дозревания (постпринтинга) пропускают.
Есть также принтеры, которые печатают в открытом космосе, в условиях невесомости. В будущем их можно будет применять на МКС:
История 3D-печати
Кто выпускает биопринтеры и сколько они стоят?
В мире более 100 компаний, которые выпускают биопринтеры для печати 3D. 39% из них — в США, 35% — в Европе (из них больше половины — во Франции и Германии), 17% — в Азии, 5% — в Латинской Америке.
В России биопринтеры выпускает 3D Bioprinting Solutions, она же занимается исследованиями в области биопринтинга.
Самый дешевый и компактный биопринтер — Tissue Scribe американской 3D Cultures, стоит от $1,5 тыс.
На втором месте — австралийский Rastrum от Inventia за $5 тыс.
Биопринтер Aether из США можно купить от $9 тыс.
Средний сегмент — от $10 тыс. и больше — представлен Bio X от CELLINK (Швеция), Regemat 3D испанской RX1 и канадским Aspect Biosystems.
От $100 тыс. стоят 3D Bioplotter немецкой EnvisionTEC, еще дороже — российский FABION (3D Bioprinting Solutions).
Наконец, самые дорогие биопринтеры — больше $200 тыс. — это NovoGen MMX от Organovo (США) и NGB-R от Poietis (Франция).
Помимо стоимости принтера, сам процесс печати — это еще плюс 15—20% от цены всего проекта. Еще дороже обойдется получение необходимого клеточного материала.
Почему напечатанные органы до сих пор не пересаживают?
Пока что самым успешным опытом оказалась пересадка хрящевых тканей — тех самых ушей китайским детям.
Небольшие кости из искусственных клеток печатают на принтере, а затем покрывают слоем. Их планируют пересаживать вместо сломанного или поврежденного участка, после чего они за три месяца полностью регенерируют. В будущем технологию хотят использовать для травм позвоночника.
Самое перспективное направление — 3D-печать кожи. Уже через пять лет обещают, что это можно будет сделать прямо на человеке, поверх или вместо поврежденного участка. Кожу и другие ткани печатают из клеток больных раком, чтобы протестировать различные варианты терапии.
Более сложные органы — такие как почки или сердце — пока что печатают только в виде прототипов или пересаживают мышам, но не людям.
Чтобы органы хорошо приживались и функционировали в организме человека, берут клетки пациента, а потом они делятся, пока их не будет достаточно для печати. Существуют целые институты, которые создают клеточные линии для биопринтинга. Но проблема в том, что у клеток есть предел деления, после которого они уже не пригодны для использования. Поэтому можно напечатать модель сердца, но не в натуральную величину — то есть оно не подходит для пересадки человеку.
Вторая проблема — в том, что напечатанный орган должен функционировать в связке с остальным организмом: переваривать пищу, выделять гормоны, доставлять кровь и кислород. За все это отвечает сложная система клеток, тканей, нервов и сосудов. Воспроизвести ее в точности пока что не получается.
Программное обеспечение для биопринтеров тоже на стадии разработки: чтобы довести его до совершенства, нужно обработать большой объем медицинских, клинических, статистических данных.
Наконец, технологии биопринтинга пока что никак не регулируются. Все исследования должны пройти все стадии тестов — в том числе на человеке, а потом — получения патентов.
Пока что эксперты прогнозируют внедрение технологий не раньше, чем через 10—15 лет. К тому времени биопринтеры и клеточные материалы станут широко доступными, и пользоваться биопечатью смогут даже в самых отдаленных регионах.
Что еще почитать:
Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.
UPD: Владельцы лаборатории — Инвитро — теперь есть на Хабре. Занёс в их корпоративный блог. С вопросами можно обращаться к ним напрямую.
Это из новой лаборатории 3D-печати органов. Спереди внушительный микроскоп, дальше видно двух медицинских инженеров за AutoCAD – делают макет площадки для формирования тканевых сфероидов.
Тут недавно открылась лаборатория 3D-биопринтинга органов (проект Инвитро). Вокруг неё творится какая-то лютая феерия непонимания того, что именно делается. В общем, хоть я и не микробиолог, но мне стало интересно. Я пробился до разработчика — В.А. Миронова. Именно он изобрёл технологию печати органов и запатентовал это в США, участвовал в разработке уже трех модификаций биопринтеров, и именно он «главный по науке» в новой лаборатории в Москве:
В.А. Миронов (M.D., Ph.D., профессор с 20-летним опытом в микробиологии, в частности, на границе с IT) — в процессе полуторачасового объяснения мне сути технологии изрисовал кучу бумаги.
В двух словах о печати он рассказать не смог, потому что сначала надо понять некоторую историю вопроса. Например, почему пришлось отбросить светлую идею растить эмбриона без головы в суррогатной матери, а затем вынимать из него почку и помещать её в биораставор для ускоренного созревания.
А пока главное. Не торопитесь пить всё что горит: до новой печени ещё очень далеко. Поехали.
Эволюция методов
Итак, сначала была генная терапия: пациенту вводились соответствующие комплексы. Выделялись определённые клетки, в них вводились нужные гены, затем клетки размещались в организме человека. Не хватало инсулина – вот ген, который продуцирует его создание. Берём клеточный комплекс, модифицируем, вкалываем пациенту. Идея – отличная, правда с одним коренным недостатком: пациент вылечивается сразу, и покупать после операции ничего не надо. То есть догадайтесь, кому это было поперёк горла. Дело шло сложно, а потом один из пациентов умер – и началась характерная для США волна судебных исков и запретов, в результате чего исследования пришлось свернуть. В итоге – метод есть, но толком не оттестирован.
Следующим трендом стала клеточная терапия — использование эмбриональных стволовых клеток. Метод отличный: берутся «универсальные» клетки, которые могут быть развиты до любых необходимых пациенту. Проблема в том, что чтобы их где-то получить, нужен эмбрион. Эмбрион в процессе получения клеток, очевидно, расходуется. А это уже морально-этическая проблема, которая вызвала запрет использования таких клеток.
Дальше — тканевая инженерия – это когда вы берёте основу, кладёте на неё клетки, засовываете всё это в биореактор, на выходе получаете результат (орган), который нужен пациенту. Как протез, только живой. Вот здесь важный момент: основное отличие от протеза в том, что протез изначально из неорганики, и вряд ли когда-нибудь встроится в организм «как родной». Деревянную ногу не почешешь.
Методы тканевой инженерии бывают каркасные – когда используется выщелоченный (обесклеченный) трупный орган, который затем «заселяется» клетками пациента. Другие научные группы пробовали работать со свиными белковыми каркасами органов (доноры-люди не нужны, зато во весь рост встаёт иммуносовместимость). Каркасы бывают искусственные – из разных материалов, некоторые научные группы экспериментировали даже с сахаром.
Сам Миронов практикует бескаркасную технологию (с использованием гидрогеля в качестве основы). В его методе основа-полимер быстро деградирует и в итоге остаётся только клеточный материал. Проще говоря, сначала вставляется каркас из неограники с размещёнными клетками, а затем каркас «растворяется», и его функции берут на себя сами клетки уже подросшего органа. Для каркасов используется тот же материал, что для хирургических швов: он легко и просто деградирует в организме человека.
Тут главный вопрос – почему нужна именно 3D-печать. Чтобы это понять, давайте закопаемся ещё чуть глубже в имеющиеся методы тканевой инженерии.
Приближаемся к цели
- Вы берёте каркас из неорганики, засеиваете его клетками – и получаете готовый орган. Метод грубый, но работающий. Именно про него речь в большинстве тех случаев, когда говорят «мы напечатали орган». Проблема в том, что где-то нужно взять «стройматериал» — сами клетки. А если они есть, то глупо использовать какой-то внешний каркас, когда есть возможность просто собрать орган из них. Но самая болезненная проблема – неполная эндотелизация. Например, для бронхов, сделанных так, уровень — около 70%. Это значит, что поверхностные сосуды тромбогенны – вылечивая пациента, вы сразу же привносите ему новую болезнь. Дальше он должен жить на гепарине или других препаратах, либо ждать, когда образуется тромб и эмболия. А здесь уже с нетерпением ждут юристы США, которые готовы отыграть по старому сценарию. И проблема эндотелизации пока не решена. Возможный вариант – выделение клеток-предшественников костного мозга с помощью мобилизации специальными препаратами и хомингом на органе, но это пока очень далёкая от практики фантазия.
- Второй метод крайне оригинален и очень радует своей циничностью. Берём клетку (фибробласт) пациента, добавляем 4 гена. Кладём полученную клетку в бластоцисту (зародыша животного) и начинаем выращивать зверушку. Получается, например, свинья с человеческой поджелудочной железой – так называемая химера. Орган полностью «родной», только вся инфраструктура вокруг – кровеносные сосуды, ткани и так далее – от свиньи. А они будут отторгаться. Но ничего. Мы берём свинью, вырезаем нужный орган (свинья при этом полностью расходуется), а затем убираем с помощью специальной обработки все свиные ткани – получается как бы органический каркас органа, который можно использовать для выращивания нового. Некоторые исследователи пошли дальше и предложили следующий лафхак: давайте заменим свинью на суррогатную мать. Тут как: кроме 4 генов в клетку добавляется ещё один, отвечающий за ацефалию (отсутствие головы). Нанимается суррогатная мать, которая вынашивает нашего общего друга-эмбриона. Он развивается без головы, у ацефалов это хорошо получается. Затем – УЗИ, выяснение, что ребёнок получается неполноценный, и юридически-разрешённый аборт. Нет головы – нет человека, значит, никого мы не убивали. И тут – раз! — у нас тут появился теоретически легальный биоматериал с неразвитым органами пациента. Быстро имплантируем их! Из очевидных минусов – ну, кроме моральной стороны – организационная сложность и возможные юридические осложнения в будущем.
- И, наконец, есть третий метод, про который и идёт речь. Он же самый современный — трёхмерная печать органов. И именно им занимаются в новой лаборатории. Смысл такой: не нужны неорганические каркасы (клетки сами себя прекрасно держат), не нужно у кого-то брать органы. Пациент отдаёт немного своей жировой ткани (есть у каждого, в ходе экспериментов жаловались только тощие японцы), из неё методом последовательной обработки клеток получаются необходимые конструкционные элементы. Создаётся трёхмерная модель органа, конвертируется в CAD-файл, затем этот отдаётся 3D-принтеру, который умеет печатать нашими клетками и понимает в какую точку трехмерного пространства ему нужно «уложить» конкретный тип клетки. На выходе – тканевый конструкт, который надо поместить в специальную среду, пока не начались проблемы с гипоксией. В биорекаторе тканевый конструкт «созревает». Потом орган можно «трансплантировать» пациенту.
- Получение модели органа. Нужно где-то взять схему. Это довольно просто.
- Получение самих клеток. Очевидно, нам нужен материал для печати органа.
- Сборка принтера, чтобы клетками можно было печатать (куча проблем с образованием структуры органа).
- Гипоксия (отсутствие кислорода) во время создания органа.
- Реализации питания органа и его созревание до готовности.
Модель органа
Итак, берётся CAD-файл (сейчас — формат stl) с моделью органа. Проще всего получить модель, сделав трёхмерное сканирование самого пациента, а затем доработав данные руками. Сейчас текущие конструкты моделируются в AutoCAD.
Видно моделирование. 3D-структура как у обычной детали – только вместо пластика будут тканевые сфероиды.
Материал
Берётся материал – тканевые сфероиды, которыми будет идти запечатка. В качестве основы используется гидрогель, выполняющий функции соединительной структуры. Затем 3D-принтер печатает орган из этих вот тканевых сфероидов.
Первый опыт, подтверждающий, что из кусочков можно собрать целый орган: учёные разрезали на фрагменты сердце цыплёнка и срастили заново. Успешно.
Теперь вопрос – где взять клетки для этого материала. Лучшие – человеческие эмбиональные стволовые, из них можно сделать клетки для любой ткани последовательной дифференцировкой. Но их трогать, как мы знаем, нельзя. Зато можно брать iPS – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Их можно сделать из костного мозга, пульпы зуба или обычной жировой ткани пациента – и их производят различные компании по всему миру.
Схема такая: человек обращается в клинику, делает липосакцию, жировая ткань замораживается и кладётся в репозиторий. При необходимости – достаётся, из неё делаются нужные клетки (ATDSC, один такой комплекс есть в России) и затем дифференцируются по назначению. Например, из фибробластов можно сделать iPS, из них – почечный эпителий, а дальше – функциональный эпителий.
Машины для автоматического получения таких клеток производятся General Electric, например.
Центрифуга. Первый этап отделения материала из жировой ткани.
Из этих клеток формируются шарики в специальных микроуглублениях на твёрдом материале. В углубление на молде помещается клеточная суспензия, затем клетки сращиваются, и образуется шарик. Точнее – не очень ровный сфероид.
Обработка конструкционных блоков
Следующая проблема – клетки в картдидже горят желанием срастись. Тканевые сфероиды должны быть изолированы друг от друга, иначе они начнут срастаться раньше срока. Их нужно инкапсулировать, и для этого используется гиалуроновая кислота, получаемая из сыворотки крови. Её надо совсем мало – просто один тончайший слой. Она также быстро «уходит» после печати.
Печать
Головка 3D-принтера имеет три экструдера: две форсунки с гелем и устройство, выдающее тканевые сфероиды. В первой форсунке с гелем – тромбин, во второй – фибриноген. Оба геля относительно стабильны, пока не соприкасаются. Но когда белок фибриноген расщепляется тромбином, образуется фибрин-мономер. Именно им как бетоном скрепляются тканевые сфероиды. При глубине слоя, соответствующей диаметру сфероида, можно последовательно наносить материал ряд за рядом – сделали слой, закрепили, перешли к следующему. Затем фибрин легко деградирует в среде и вымывается при перфузии, и остаётся только нужная ткань.
Вот так будут печататься трубочки
Принтер печатает слоями по 250 микрометров: это баланс между оптимальным размером блока и риском гипоксии в сфероиде. За полчаса можно напечатать тканево-инженерную конструкцию 10х10 сантиметров – но это ещё не орган, а тканево-инженерная конструкция, «сопля» на жаргоне. Чтобы конструкция стала органом, она должна жить, иметь чёткую форму, нести функции.
Микроскоп с огромным фокусным расстоянием смотрит на стеклянный куб с 3D-принтером.
Печатающая головка. Пока идут тесты комплекса на пластике. Принтер сейчас печатает расходный материал, пластиковые приспособления-молды для создания сфероидов. Параллельно идут тесты стерильного бокса для 3D-принтера при работающем электронном устройстве.
Постобработка
Главный вопрос – это то, что клеткам, вообще-то, не плохо бы иметь доступ к кислороду и питательным веществам. Иначе они начинают, грубо говоря, гнить. Когда орган тонкий, проблем нет, но уже с пары миллиметров это важно. Правда, у слона, например, есть хрящи до 5 миллиметров – но они вмонтированы там, где создаётся большое давление из-за массы остального слона. Так вот, чтобы напечатанный орган не испортился в процессе фабрикации, нужна микроциркуляция. Это делается печатью настоящих сосудов и капилляров, плюс с помощью тончайших перфузионных отверстий, проделываемых неорганическими инструментами (грубо говоря, конструкционные блоки поступают на полимерном «шампуре», который потом вынимается).
Уплотнение ткани
Тканевое объединение нескольких типов клеток без смешения
Будущий орган помещается в биореактор. Это, сильно упрощая, банка с контролируемой средой, в которой на входы и выходы органа подаются нужные вещества, плюс обеспечивается ускоренное созревание за счёт воздействия факторами роста.
Вот что интересно — архитектура органа обычно похожа на привычный по ООП инкапсулированный объект – артерия входа, вена выхода – и куча функций внутри. Предполагается, что биореактор позволит обеспечивать нужный вход и выход. Но это пока теория, собрать ещё не удалось ни одного. Но проект отработан до стадии «можно собирать прототип».
Висело в лаборатории. Видно первый этап: получение базовых элементов, второй – 3D-принтер с тремя экструдерами, третий – уход от прототипа к промышленной модели, затем испытания на животных, затем выход на IPO и установка людям.
Линия целиком — клеточный сортер, фабрикатор тканевых сфероидов, принтер, перфузионная установка
Рынки
Теперь кому всё это нужно на стадии, пока нет самих органов.
Первые же крупные клиенты – военные. Собственно, как не трудно догадаться, DARPA ходит в гости ко всем учёным, занимающимся такой темой. У них два применения – испытательное (много что нельзя испытывать на живых людях, а хочется – отдельный орган был бы очень кстати) и лечебное. Например, бойцу демократии отрывает руку, а до госпиталя ползти сутки. Хорошо бы закрыть дыру, снять боль, дать ему возможность стрелять ещё 5 часов, а затем на своих двоих прийти к медсестре. В теории возможны либо роботы, которые соберут всё это по месту, либо заплатки из человеческих тканей, которые уже сейчас всерьёз думают ставить на ожоги.
Второй клиент – фарма. Там лекарства испытываются по 15 лет до выхода на рынок. Как шутят американцы, проще убить коллегу, чем мышку. На мышку надо собрать кучу документов в руку толщиной. Сертифицированные мышки получаются в результате очень дорогие. Да и результаты по зверьку отличаются от человеческих. Существующие модели испытаний на плоских клеточных моделях и на животных не достаточно ревалентны. В лаборатории мне сказали, что примерно 7% новых лекарственных формул в мире не доходят до клинических испытаний из-за нефротоксичности, выявленной на стадии преклинических испытаний. Из тех, что дошли, около трети имеют проблемы с токсичностью. Именно поэтому, кстати, одна из первых задач — проверка функциональности нефронов, сделанных в лаборатории. Ткани и органы с принтера будут существенно ускорять разработку лекарств, а это огромные деньги.
Третий клиент – госпитали. Рынок трансплантации почек с США, например – 25 миллиардов долларов. Сначала предполагается просто продавать 3D-принтеры в больницы, чтобы пациент мог получить что нужно. Следующий (теоретический) шаг – создание комплексов для печати органов прямо внутри пациента. Дело в том, что миниатюрную печатающую головку внутрь больного доставить часто намного проще, чем крупный орган. Но это ещё пока мечты, хотя нужные роботы существуют.
Вот примерно так оно должно работать
Да, здесь есть ещё одна важная тема: параллельно ведутся исследования по управлению тканевыми сфероидами за счёт магнитной левитации. Первые опыты были простые – в ткань засовывались железные «наноопилки», и сфероиды действительно летали как надо в магнином поле и доставлялись по месту. Но страдала дифференцировка. С опилками сложно выполнять нужные функции. Следующий логичный шаг – металл в инкапсулирующем слое. Но ещё круче – микроскафолды с магнитными частицами. Эти скафолды охватывают сфероид и ещё могут выступать в роли каркаса-соединителя, встающего сразу по месту, что даёт огромный простор для оперативной печати органов.
Ссылки
— Компания на Сколково
— Про российскую конферению по регенеративной медицине, которую делала эта команда
Пачка ссылок на английском, которая рассказывает о постепенном прогрессе:
Куча бумаги, которую Миронов изрисовал за время рассказа. Почерк как у врача :)
Живешь себе и даже не подозреваешь, что на твоих глазах творится уже четвертая промышленная революция. Первая началась с изобретения парового двигателя, вторая — с массового промышленного производства. Третья — компьютерная. А четвертая — адитивная. Связана она с развитием 3D-принтинга.
Что же это такое? 3D-принтер создает объемный предмет. Хочешь, наушники тебе отольет. Хочешь, модель тебя самого. Можно даже дома и автомобили делать (об этом ниже). Или пирожное, лишь бы принтер был заправлен шоколадом. Суть 3D-принтера в том, что он слоями наращивает твердую модель. Мы попытались разобраться, как это происходит.
— Чтобы пользоваться 3D-принтерами, не обязательно хорошо разбираться в технике, — утверждает руководитель челябинской фирмы «3dprint74» Михаил Морозов. — Но вот чтобы начать зарабатывать на них, ремонтировать устройства время от времени — пришлось подучиться. Первыми к нам пошли заказы от разных инженерных компаний. Собственно, они до сих пор числятся в списке самых частых клиентов. Сломалась какая-то редкая деталь. Принес запчасть или хотя бы ее фото, и можно напечатать с десяток запасных экземпляров.
ПЕРВЫЙ ЭТАП РАБОТ: СКАНИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА
Если нет готового макета, то первый этап подготовки к печати — 3D-сканирование. Камеры особым образом фотографируют объект и воссоздают его на экране компьютера. Сама съемка занимает примерно 10 секунд. Далее несколько минут процессор обрабатывает файл и представляет его. Сканировать можно даже человека в полный рост, а затем напечатать модель.
ВТОРОЙ ЭТАП: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Если нужно, сканированное изображение дорабатывают в специальных программах. Можно принести уже готовый эскиз 3D-модели. Нарисовать ее под силу программисту, дизайнеру, архитектору, инженеру — в общем, всем спецам, которые владеют компьютерным моделированием. У профессионала на это уйдет с полчаса.
В программе можно изучить каждый слой нити и задать ей размеры. Кроме того, некоторые модели принтеров способны тут же раскрашивать изделие. Главное: предварительно внести это в компьютер. Когда все готово, нажатием кнопки мышки отправляем эскиз в печать.
ТРЕТИЙ ЭТАП: ПЕЧАТЬ
В устройство вставляется пластиковая нить, которая намотана на катушку. Машина расплавляет материал, превращая его в жидкую «пасту». Далее слой за слоем робот кропотливо наносит материал. Стол, на котором выводится объект, нагревается до 110°С. Если присмотреться, будут видны слои нитей. Принцип технологии всегда один: объект принтер разделяет на слои и затем постепенно воспроизводит их. Процесс печати занимает несколько часов. Все зависит от продукта.
ЧЕМ ПЕЧАТАЕТ ПРИНТЕР
В основном, разными видами полимеров, грубо говоря, пластмассой. Такие машины помещаются на обыкновенный письменный стол. Некоторые модели печатают с толщиной в 25 микрон. Для сравнения, волос человека в четыре раза шире. Глазом 25 микрон не увидеть. Но в этом и преимущество. Поверхность получается почти гладкой. Продукты более «грубых» принтеров едва ребристые.
Цена полимеров сейчас невысокая — от 700 рублей за кг. В России есть около десяти официальных фабрик, которые делают катушки с материалом для 3D-принтеров. Еще больше кустарного производства. Из килограмма пластика получится килограмм изделий.
Другие устройства используют гипс. Опять же не чистый, а его смесь с другими полимерами. Иные устройства научили печатать сразу сталью.
БЫВАЕТ ЛИ БРАК?
Да. Чем проще аппарат, тем больше процент некондиции. Есть 3D-принтеры за 15-20 тысяч рублей. Теоретически на них можно печатать все то же самое — вопрос в качестве. Машина может сбиться, и объект будет разваливаться в руках.
СКОЛЬКО СТОЯТ 3D-ПРИНТЕРЫ
Как и любая техника — по разному. О нижнем пределе мы писали выше. В промежутке от 100 до 200 тысяч идут уже неплохие модели, которым под силу работать на коммерческих заказах. Примечательно, что многие устройства собирают в Подмосковье и Санкт-Петербурге. Топовые профессиональные устройства весят сотни килограмм и стоят от миллиона рублей.
В Китае 3D-принтер построил за сутки десять одноэтажных домов. На вид они ничем не отличаются от обычных. В принтеры заправили смесь цемента с наполнителем, которые слой за слоем выводили стены.
Еще одно чудо инженерной мысли из Поднебесной — настоящий автомобиль. Правда, на нем не погоняешь, скорость всего 40 км/час. Зато стоит он около 65 тысяч рублей в переводе на наши деньги.
А в Нижнем Новгороде уже научились изготавливать костные импланты. На 3D-принтере можно напечатать кость с любыми индивидуальными особенностями пациента. Кроме имплантов, медики также умеют делать лекарства. Летом американские фармацевты напечатали первые в мире таблетки. Они призваны лечить эпилептические судороги.
Возрастная категория сайта 18 +
Ученые из Университета Миннесоты научились с помощью 3D-принтера печатать электронные устройства на теле человека. Об этом сообщает 3ders.
Для создания электронных компонентов на коже человека исследователи использовали портативный 3D-принтер. От ошибок печати устройство защищала специальная система, которая отслеживала движение руки пользователя.
Дискретные компоненты устройства поместили на кожу человека. А затем вокруг них принтер проложил специальный материал, состоящий из воды, этанола, полиэтиленгликоля, а также частиц серебра. Работу устройства ученые продемонстрировали с помощью светодиода.
Майкл Макалпин
ведущий автор исследования
«Мы взволнованы потенциалом новой технологии 3D-печати, для которой используется портативный и легкий принтер стоимостью менее $400. Предполагается, что солдаты смогут носить такой принтер в рюкзаке и печатать датчики химических элементов или другую необходимую им электронику прямо на коже. Технология станет чем-то вроде швейцарского армейского ножа будущего: всё необходимое будет в одном портативном инструменте 3D-печати».
Чтобы снять такую электронику с кожи, пользователю понадобится пинцет. А остатки устройства можно будет смыть водой, отмечает портал.
В будущем подобная технология может использоваться для нанесения на тело датчиков для определения химических или биологических веществ. Кроме того, с помощью такого принтера на кожу можно будет помещать солнечные батареи для зарядки электроники.
А накануне стало известно, что исследователи из Южной Кореи разработали прототип 3D-принтера, способного печатать еду.
Читайте также: