Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из Политехнического университета Милана (Polimi) разработали технологию, которая может значительно повысить эффективность и воспроизводимость 3D-биопечати. Результаты работы опубликованы в журнале Device.
3D-биопечать сегодня активно используется для создания структур из живых клеток, биоматериалов и факторов роста, способных имитировать ткани и органы. Такие конструкции применяются в моделировании заболеваний, разработке новых препаратов и создании имплантируемых трансплантатов. Однако широкое распространение технологии ограничено высокой чувствительностью к ошибкам: малейшие отклонения в параметрах печати могут привести к дефектам и потере дорогостоящих материалов.
Как отмечает Риту Раман, доцент кафедры машиностроения MIT и одна из руководителей проекта, современные методы биопечати зачастую не включают механизмов процессного контроля. Это снижает воспроизводимость результатов и приводит к значительным потерям ресурсов. По её словам, есть насущная потребность в создании модульных, доступных и эффективных решений для мониторинга и оптимизации биопроизводства.
Умный модуль, универсальный принтер
Совместно с исследователями Tolga Durak из лаборатории SHED (MIT) и Бьянкой Колозимо из Политехнического университета Милана, команда Раман создала модульную, недорогую и универсальную систему мониторинга, которую можно внедрить в любой 3D-биопринтер. Стоимость решения — менее 500 долларов.
Система включает цифровой микроскоп, который в реальном времени фиксирует каждый слой печати и сравнивает изображение с оригинальной цифровой моделью. Анализ происходит с помощью ИИ-алгоритма, способного мгновенно выявлять типовые ошибки — такие как избыточное или недостаточное нанесение био-чернил.
По словам авторов, такой подход позволяет не только обнаруживать дефекты, но и автоматически подстраивать параметры печати в ходе работы. Это может серьёзно повлиять на отрасль, повысив стабильность результатов и снизив количество брака.
Платформа уже внедрена в биопечатные лаборатории MIT, включая центр SHED, и активно используется для создания микрофизиологических систем и органоидов печени. В дальнейшем она станет основой для разработки автоматизированных решений в тканевой инженерии.
Профессор Бьянка Колозимо из Polimi, принимавшая участие в разработке во время научного отпуска в MIT, подчёркивает, что это лишь первый шаг к более масштабному внедрению ИИ в биопроизводство. По её словам, системы контроля и адаптации в реальном времени будут играть ключевую роль в будущем высокоточного производства.
Таким образом, новая методика позволяет не только снизить стоимость и повысить точность биопечати, но и формирует фундамент для построения интеллектуального производства тканей и органов, приближая медицину к эпохе персонализированных, быстро изготавливаемых имплантатов.
