The object of research, development or design (in Russian) : Объекты исследования – разработка органотипической модели, которая отражает физиологию костной ткани человека и может способствовать адекватному воспроизведению реальной in vivo ситуации.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысандары – адам сүйек тінінің физиологиясын көрсететін және нақты in vivo жағдайын тиісті түрде қайта жаңғыртуға ықпал ететін органотиптік модельді жасау.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – в рамках данного проекта мы стремимся создать трехмерную органотипическую модель человека, представляющую физиологию костной ткани для исследований с использованием технологии 3D-биопечати. Цель заключается в создании воспроизводимой инженерной 3D in vitro модели костной ткани, включающей биосовместимый гидрогель, костные клетки, организованный и минерализованный внеклеточный матрикс.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – осы жобаның аясында біз 3D-биобасып шығару технологиясын қолдана отырып, адам сүйек тінінің физиологиясын бейнелейтін үш өлшемді органотиптік модель жасауға тырысамыз. Мақсат – биосәйкестендірілген гидрогель, сүйек жасушалары, ұйымдастырылған және минералданған жасушааралық матриксін қамтитын инженерлік 3D in vitro сүйек тіні моделін жасау.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования – разработка формулы гидрогеля для 3D-биопечати для создания 3D органотипической модели с использованием 3D-биопечати, сканирующей электронной микроскопии, реометрии и универсальной испытательной машины. Исследования in vitro с мезенхимальными стволовыми клетками с использованием флуоресцентных анализов, иммуноферментного анализа, методов иммуноцитохимии и иммуногистохимии.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері – 3D-биобасып шығару үшін 3D органотиптік модель жасау үшін гидрогель формуласын әзірлеу, 3D-биобасып шығару, сканерлейтін электрондық микроскопия, реометрия және әмбебап сынақ машинасын қолдану. Мезенхималық бағаналы жасушалармен in vitro зерттеулер флуоресценттік талдаулар, иммунферменттік талдау, иммундық цитохимия және иммуногистохимия әдістерімен жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Полученные результаты и новизна – Все ожидаемые результаты были достигнуты. Были разработаны и получены новые био-чернила на основе гидрогеля для применения в 3D-биопечати. Новые био-чернила: 1) обладают структурной целостностью и геометрической точностью до 6 недель в культуре и 2) имеют регулируемую кинетику деградации и механические свойства. Регулируемая кинетика деградации, динамически изменяющаяся архитектура и улучшенные механические свойства были достигнуты путем варьирования концентрации полимеров и сшивающих агентов. Разработанные гидрогели формируют механически стабильную, макропористую 3D структуру и обеспечивают необходимую среду для биологических процессов, связанных с образованием костной ткани. Каркасы, напечатанные с использованием новых био-чернил, показали: а) высокую выживаемость клеток, значительно повышенную продукцию щелочной фосфатазы (ЩФ), указывающую на успешную дифференцировку в остеобласты, б) улучшенную внеклеточную матриксную и минерализованную депозицию, что свидетельствует о формировании жизнеспособной ткани в биопечатной матрице.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алынған нәтижелер мен жаңашылдық – Барлық күтілетін нәтижелерге қол жеткізілді. 3D-биобасып шығару үшін гидрогель негізінде жаңа био-сиялар әзірленді және алынды. Жаңа био-сиялар: 1) мәдениетте 6 аптаға дейін құрылымдық тұтастық пен геометриялық дәлдікке ие және 2) ыдыраудың реттелетін кинетикасы мен механикалық қасиеттері бар. Полимерлер мен айқасбайланыстырушы агенттердің концентрациясын өзгерту арқылы реттелетін ыдырау кинетикасы, динамикалық өзгеретін архитектура және жақсартылған механикалық қасиеттерге қол жеткізілді. Әзірленген гидрогельдер механикалық тұрақты, макропористы 3D құрылымды қалыптастырып, сүйек тінінің түзілуіне қатысты биологиялық үдерістерге қажетті ортаны қамтамасыз етті. Жаңа био-сияларды қолдана отырып басып шығарылған қаңқалар: а) жасушалардың жоғары өміршеңдігін, остеобласттарға сәтті дифференциацияланғанын көрсететін сілтілік фосфатаза (ЩФ) өндірісінің айтарлықтай жоғарылауын және б) жасушааралық матриксті және минералданған шөгінділерді жақсартты, бұл биобасып шығарылған матрицада өміршең тіннің қалыптасуын дәлелдейді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные проектные и технико-экономические показатели – полученные результаты вносят значительный вклад в разработку новых биоматериалов для 3D-биопечати и новых 3D органотипических моделей костной ткани, которые могут способствовать точному воспроизведению in vivo ситуации. Эти модели могут помочь изучению патологий костей и механизмов регенерации костной ткани, а также связанных с ними биологических процессов in vitro.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Негізгі жобалық және техникалық-экономикалық көрсеткіштер – алынған нәтижелер 3D-биобасып шығару үшін жаңа биоматериалдарды және in vivo жағдайын нақты қайта жаңғыртуға ықпал ете алатын сүйек тінінің жаңа 3D органотиптік модельдерін әзірлеуге елеулі үлес қосады. Бұл модельдер сүйек патологияларын және сүйек тінін қалпына келтіру механизмдерін зерттеуге, сондай-ақ in vitro осыған байланысты биологиялық үдерістерді зерттеуге көмектесуі мүмкін.

Level of implementation (in Russian) : В ходе работы над проектом был получен значительный прогресс в степени внедрения технологии 3D-биопечати для костной инженерии. Мы разработали новые био-чернила и гидрогелевые композиции, которые могут эффективно применяться для регенерации костной ткани. Проект находится на этапе тестирования 3D органотипических модели и необходимы in vivo эксперименты для валидации полученной модели.

Level of implementation (in Kazakh) : Жоба барысында сүйек инженериясы үшін 3D-биопринтинг технологиясын енгізу деңгейінде елеулі жетістікке қол жеткізілді. Біз сүйек тінін регенерациялау үшін тиімді қолдануға болатын жаңа био-сия мен гидрогельдік композициялар әзірледік. Жоба 3D органотиптік модельдерін сынау кезеңінде тұр және алынған модельді растау үшін in vivo эксперименттер қажет.

Efficiency (in Russian) : Эффективность - органотипическая модель костной физиологии, которая может точно воспроизводить условия in vivo, представляет собой самое передовое решение для изучения процессов регенерации костей. Эти модели могут помочь в изучении костной патологии, механизмов регенерации костей и связанных биологических процессов in vitro. Кроме того, они позволят корректировать соответствующие параметры на ранних доклинических стадиях, улучшать надежность результатов, сокращать количество необходимых животных и увеличивать вероятность успеха в хирургических протезных операциях.

Efficiency (in Kazakh) : Тиімділік – сүйек физиологиясының органотиптік моделі, ол in vivo жағдайларын дәл қайтара алады, сүйек регенерациясы процестерін зерттеу үшін ең озық шешім болып табылады. Бұл модельдер сүйек патологиясын, сүйек регенерациясының механизмдерін және in vitro байланысты биологиялық процестерді зерттеуге көмектесе алады. Сонымен қатар, олар ерте доклиникалық кезеңдерде сәйкес параметрлерді түзетуге, нәтижелердің сенімділігін арттыруға, қажет жануарлардың санын азайтуға және хирургиялық протез операцияларының сәттілік мүмкіндігін арттыруға мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Область применения – Эти модели позволят настраивать соответствующие параметры на ранних доклинических этапах исследований, повышая надежность результатов, сокращая количество используемых животных и, возможно, увеличивая успешность протезных операций. Полученные результаты могут быть потенциально интересны клиницистам в области ортопедии и исследователям, работающим в области разработки лекарств.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану саласы – Бұл модельдер зерттеулердің клиникаға дейінгі ерте кезеңдерінде тиісті параметрлерді реттеуге, нәтижелердің сенімділігін арттыруға, пайдаланылатын жануарлар санын азайтуға және протездік операциялардың сәттілігін арттыруға ықпал етуі мүмкін. Алынған нәтижелер ортопедия саласындағы клиницистерге және дәрі-дәрмек әзірлеумен айналысатын зерттеушілерге қызықты болуы мүмкін.