Формативная фабрикация: новая индустрия
- Авторы: Парфенов В.А.1,2, Комлев В.С.1, Петров О.Ф.3, Дуб А.В.2, Хесуани Ю.Д.4, Миронов В.А.4
-
Учреждения:
- Институт металлургии и материаловедения имени А.А.Байкова РАН
- Акционерное общество «Наука и инновации», Госкорпорация «Росатом»
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Лаборатория биотехнологических исследований «3D Bioprinting Solutions»
- Выпуск: № 2 (2022)
- Страницы: 3-13
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0032-874X/article/view/627652
- DOI: https://doi.org/10.7868/S0032874X22020016
- ID: 627652
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Формативная фабрикация — новый способ производства трехмерных конструкций из неорганических и органических веществ, включая живые клетки, путем их направленной и программируемой сборки в различных физических полях, которые обеспечивают функцию временной и удаляемой бесконтактной поддержки. В качестве физических полей могут выступать магнитные, акустические, электрические и другие, а также их комбинации. В обзоре сформулированы главные физические принципы технологии трехмерной сборки и фабрикации, приведены наглядные примеры ее успешного практического применения (в частности, в тканевой инженерии), описаны остающиеся пока еще нерешенными научно-технологические проблемы и изложены основные направления ее будущего развития. Отдельно подчеркнута роль отечественных ученых в разработке этой новой перспективной технологии, которая, по сути, может стать производственной основой следующей индустриальной революции.
Об авторах
Владислав Александрович Парфенов
Институт металлургии и материаловедения имени А.А.Байкова РАН; Акционерное общество «Наука и инновации», Госкорпорация «Росатом»
Email: vlalparfenov@rosatom.ru
Москва, Россия; Москва, Россия
Владимир Сергеевич Комлев
Институт металлургии и материаловедения имени А.А.Байкова РАН
Email: komlev@mail.ru
Москва, Россия
Олег Федорович Петров
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: ofpetrov@ihed.ras.ru
Москва, Россия
Алексей Владимирович Дуб
Акционерное общество «Наука и инновации», Госкорпорация «Росатом»
Email: AlVDub@rosatom.ru
Москва, Россия
Юсеф Джоржевич Хесуани
Лаборатория биотехнологических исследований «3D Bioprinting Solutions»
Email: hesuani@bioprinting.ru
Москва, Россия
Владимир Александрович Миронов
Лаборатория биотехнологических исследований «3D Bioprinting Solutions»
Email: vladimir.vichugov54@gmail.com
Москва, Россия
Список литературы
- Langer R., Vacanti J.P. Tissue engineering. Science. 1993; 260(5110): 920–926. doi: 10.1126/science.8493529.
- Armstrong J.P.K., Stevens M.M. Using Remote Fields for Complex Tissue Engineering. Trends Biotechnol. 2020; 38(3): 254–263. doi: 10.1016/j.tibtech.2019.07.005.
- Parfenov V.A., Koudan E.V., Bulanova E.A. et al. Scaffold-free, label-free and nozzle-free biofabrication technology using magnetic levitational assembly. Biofabrication. 2018; 10(3): 034104. doi: 10.1088/1758-5090/aac900.
- ThomsonW. Reprint of papers on electrostatics and magnetism. Nature. 1873; 7(169): 218–221. doi: 10.1038/007218a0.
- Berry M.V., Geim A.K. Of flying frogs and levitrons. Eur. J. Phys. 1997; 18: 307–313.
- Petrov O.F., Myasnikov M.I., D’yachkov L.G. et al. Coulomb clusters of dust particles in a cusp magnetic trap under microgravity conditions. Phys. Rev. E. 2012; 86(3): 036404. doi: 10.1103/PhysRevE.86.036404.
- Parfenov V.A., Mironov V.A., van Kampen K.A. et al. Scaffold-free and label-free biofabrication technology using levitational assembly in a high magnetic field. Biofabrication. 2020; 12(4): 045022. doi: 10.1088/1758-5090/ab7554.
- Parfenov V.A., Khesuani Y.D., Petrov S.V. et al. Magnetic levitational bioassembly of 3D tissue construct in space. Sci. Adv. 2020; 6(29): eaba4174. doi: 10.1126/sciadv.aba4174.
- Parfenov V.A., Petrov S.V., Pereira F.D.A.S. et al. Scaffold-free, label-free, and nozzle-free magnetic levitational bioassembler for rapid formative biofabrication of 3D tissues and organs. Int. J. Bioprint. 2020; 6(3):304. doi: 10.18063/ijb.v6i3.304.
- Moroni L., Tabury K., Stenuit H. et al. What can biofabrication do for space and what can space do for biofabrication? Trends Biotechnol. 2021; S0167–7799(21)00195-5. doi: 10.1016/j.tibtech.2021.08.008.
- Parfenov V.A., Koudan E.V., Krokhmal A.A. et al. Biofabrication of a functional tubular construct from tissue spheroids using magnetoacoustic levitational directed assembly. Adv. Healthc. Mater. 2020; 9(24): e2000721. doi: 10.1002/adhm.202000721.
- Krokhmal A., Sapozhnikov O., Koudan E. et al. Assembly of a ring-shaped construct from tissue spheroids in a magneto-acoustic field. Proc. Mtgs Acoustics. Acoust. 2019; 38(1): 020006. doi: 10.1121/2.0001081.
- Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Цысарь С.А. и др. Биофабрикация кольцеобразного конструкта из тканевых сфероидов в магнитоакустическом поле. Ученые записки физического факультета Московского Университета. 2020; 1: 2010902-1–2010902-4.
- Parfenov V.A., Mironov V.A., Koudan E.V. et al. Fabrication of calcium phosphate 3D scaffolds for bone repair using magnetic levitational assembly. Sci. Rep. 2020; 10(1): 4013. doi: 10.1038/s41598-020-61066-3.
- HarknessW.A., Goldschmid J.H. Free-form spatial 3-D printing using part levitation. U.S. patent No 9908288B2. 2018.03.06.
- An J., Chua C.K., Mironov V. Application of machine learning in 3D bioprinting: focus on development of big data and digital twin. Int. J. Bioprint. 2021; 7(1): 342. doi: 10.18063/ijb.v7i1.342
- Шашнов С.А., Дуб А.В. Инновационные приоритеты для энергетического машиностроения: опыт отраслевого форсайта. Форсайт. 2007; 1(3): 4–11.
Дополнительные файлы
