Românii care vor să scoată organe la imprimanta 3D

0
0

La 36 de ani, Călin Brandabur şi echipa lui de ingineri pasionaţi sunt printre norocoşii angrenaţi în cercetarea biotehnologică de vârf. Imprimanta 3 D pe care au conceput-o şi despre care spun că este 95% românească a reuşit să printeze până acum pavilionul unei urechi. Nu peste multă vreme, probabil, maşinăria va fi capabilă să printeze organe, lucru care va rezolva multe probleme de sănătate ale omenirii.

Ne-am obişnuit ca, atunci când vine vorba despre cercetarea de vârf, să considerăm că România se află la coada cozii ţărilor civilizate. Şi, de cele mai multe ori, avem dreptate. Nu sunt bani de investiţii în acest domeniu, institutele sunt pe dric, cercetătorii, nişte nefericiţi care nu înţeleg încotro duc vremurile.

Nimic mai neadevărat dacă îl cunoşti pe Călin Brandabur, echipa lui de ingineri entuziaşti, dar şi maşinăria pe care au construit-o şi faţă de care au gânduri mari. Pe Călin, de meserie inginer de software, absolvent al Politehnicii din Timişoara, l-am cunoscut la târgul internaţional Print&sign care a avut loc în septembrie, la Bucureşti. Purta un tricou alb şi părea puţin obosit. Orice urmă de oboseală a dispărut însă când a început să vorbească despre lucrurile deştepte pe care ştie să le facă minunata lui maşinărie.

„Aveam toate competenţele pentru a construi o imprimantă“

Cum a ajuns un inginer de software să printeze ţesuturi cu o imrimantă 3 D? „Am început acum câţiva ani, cu un alt proiect în care lucrasem cu colegii, oameni din foarte multe domenii de activitate din ţară – ingineri software, ingineri mecanici – un proiect de automatizare a casei“, îşi începe Călin povestea.

Ajunşi în faza de prototip aveau nevoie de cutii, pentru că, oricât de bun ar fi produsul, dacă prezentarea nu e spectaculoasă, nu se poate vinde. „Ne-am interesat la câteva companii de injectare în matriţă şi ne-au spus: vă costă  1,5 euro cutia dar trebuie să facem 55.000 de bucăţi pe an. Fiind un start-up cu fonduri limitate, am spus: domnule, noi nu ştim cum trebuie să arate cutia respectivă, nu ştim ce vom face cu cutia respectivă, nu o să mă pun acum să dau atâţia bani pe ceva care nu ştiu dacă îmi va folosi sau dacă va fi tehnic viabil“.

Aşa că s-au apucat de printing 3D cumpărând prima lor imprimantă, una de top la acea vreme.

„Am zis, ok, hai să vedem ce înseamnă o imprimantă 3D şi cum am putea să creştem afacerea respectivă cu un asemenea utilaj. După studiul amănunţit al maşinii am ajuns la concluzia că, pentru volumul de printuri  care avem noi nevoie erau foarte scumpe, între 3.000 şi 5.000 de euro atunci, si cum ne trebuiau cam 10 imprimante,  tot în zona preţurilor de injectare în matriţă ajungeam. Dar măcar ne rămâneau utilajele“, argumentează tânărul.

Au hotărât să înceapă să construiască ei. „Să creem noi o imprimantă 3D, mai ieftină, accesibilă buzunarului nostru.  Aveam toate competenţele necesare pentru a construi o imprimantă, mă refer la competenţele de inginerie mecanică, în inginerie software , inginerie electronică“.

Echipa numără 6 membri. „Eu sunt proiectantul, omul cu ideile din spate, Ciobotea, inginerul electronist - avem inclusiv placa de bază proiectată de noi, componentele electronice, plăcile, toate sunt asamblate de noi - Cristian Raita, care este inginerul pe software, şi se ocupă de tot ce e legat de mişcarea imprimantei, programarea firmware-ului imprimantei, Adrian Bumb care e inginer structurist – are foarte multe construcţii în Timişoara pe partea de metal working – Liviu Mihon – incidental este tatăl meu, profesor universitar la Catedra de Mecanică de la Politehnica din Timişoara si Ana Maria Radu pe partea de comunicare“, enumeră Călin.

Echipa s-a format după ce s-au întâlnit la diferite evenimente de specialitate, programare, sau evenimente unde se adunau oameni din IT şi, în general, din tehnologie. „Aşa zisele „hackatoane”.  Am vrut să vedem, în primul rând, dacă putem să facem un produs întreg, cap-coadă. Şi era important pentru noi ca această imprimantă 3D să fie rapidă, să fie destul  de fiabilă şi să ocupe foarte puţin spaţiu. Pentru că, neavând foarte mulţi bani atunci, nu puteam închiria foarte multe spaţii şi alte nebunii pe care le avem acum. Banii i-am adus de acasă, fiind toţi programatori am avut destule resurse pentru a începe cercetarea pentru aceste utilaje şi  într-un final am realizat o imprimantă 3D pe plastic“.

În urma discuţiilor pe care le-au avut şi pe paginile de socializare în care ţineau un fel de build log, adică un jurnal de construcţie, de proiectare – oamenii au devenit din ce în ce mai interesaţi de produs. „E foarte interesant ce faceţi acolo, şi eu vreau una, şi eu vreau una...” Nu terminasem prototipul şi deja aveam 26 de comenzi de imprimante pe plastic. Asta fiind acum 2 ani de zile.

Mi-am spus: stai un pic, că aici este ceva. Hai să vedem dacă putem exploata această direcţie nouă pe care am luat-o şi, de atunci, continuăm cu dezvoltarea de imprimante 3D în România, cu materie primă din România, cu echipament din România, cu creiere româneşti“.

Asta nu neapărat că este el foarte ultranaţionalist, adaugă. „Dar am observat că, în momentul în care ţinem aproape ofertanţii de servicii de debitare, de prelucrare mecanică, ciclul acesta care presupune prototiparea, executarea şi întoarcerea la noi pentru asamblare era foarte scurt. Şi, în plus, puteam să vorbesc cu ei în limba română şi detalii tehnice. Puteam să ne înţelegem. Plus că avem foarte multe competenţe în ţara asta“.

Injectare cu biomasă şi celule stem

În dezvoltarea proiectului au avut parteneriate cu oameni entuziaşti din Cluj-Napoca, din Baia Mare, din Iaşi, din Craiova, din Bucureşti, din Constanţa.  „Şi de la fiecare avem câte o părticică din imprimanta creată de noi, în baza proiectului nostru. Am vorbit cu foarte multe companii până să ajungem la cele cu care lucrăm acum şi când le spuneam că ne trebuie o precizie de 0,1 milimetri, adică grosimea unui fir de păr precizie de debitare, nu prea se înhăma lumea pentru că e foarte dificil să lucrezi, trebuie foarte multă atenţie şi pricepere, inovare proactivă“.

Furnizorii s-au ocupat în special cu debitări de materiale, cu toleranţe cât mai mici să nu aibă jocuri sau cu partea de prototipare electronică. „Noi cream schemele electrice sau electronice şi ei ni le imprimau pe plăcuţe. Sau cu partea de populare cu componente electronice. Sau pur şi simplu doar cu distribuţia. Acum noi zicem că e o imprimantă 100% românească dar, în realitate, nu e chiar aşa pentru că noi nu creăm procesoare în România, de exemplu. Dar 95% din piesele mecanice, structurale, sunt proiectate şi executate ori „în casă” ori la furnizori din România.

Imprimanta este proiectată, este construită, este asamblată în România, dar componentele sunt 95% româneşti“.

Ce nu se putea face în ţară au adus prin distribuitori români, din Italia, din Germania, acele componente electronice care nu se produceau la noi. „Şi ni s-a dus vorba în ţară. Am atras atenţia universităţilor, avem foarte multe imprimante în universităţi, în centre de cercetare,  în companii mari multinaţionale. Într-o zi, mă vizitează un domn profesor, coordonator al unui important centru de cercetare nou înfiinţat în Timişoara fiind intrigat de ce a citit despre noi: domnule, hai să vedem, chiar faceţi voi ce vă lăudaţi că faceţi aici?“

Profesorul auzise de ei din presă şi printr-un club de afaceri în care ei erau înscrişi: clubul tipografilor din Timişoara. „Era şi domnia sa acolo, nu ştiu cum, dar era. Şi ne-a vizitat laboratorul de proiectare şi asamblare mecanică din Timişoara într-un spaţiu care nu era chiar un garaj, s-a nimerit aşa foarte frumos – spaţiul în care a început prima tipografie din Timişoara, după 1990 încoace. Este vorba de Grafoprint, e cea mai veche tipografie din România, noi acel spaţiu l-am închiriat, l-am adaptat nevoilor noastre. Domnul profesor a fost foarte impresionat şi a spus: domnule, uite, noi avem câteva proiecte europene pentru printarea 3D a tumorilor canceroase, vrem să înaintăm acum aceste proiecte şi utilajele sunt ori insuficient de performante, ori inaccesibile, ori foarte complicate“.

Profesorul şi echipa lui de medici şi biologi făcuseră nişte paşi în a lucra cu celule stem. „Aveau o bancă de celule stem pregătită, aveau câteva utilaje pentru caracterizare şi diferenţiere, aveau cercetători pregătiţi care ştiau să manipuleze, să hrănească, să crească celule stem în culturi 2D. Şi domnul. profesor ne-a zis: mai, băieţi, vă provoc , haideţi să facem o adaptare a acestei imprimante la nevoile noastre. Adică injectare cu biomasa şi celule stem, pentru că printarea 3D bio nu e foarte diferită de printarea 3D pe plastic, ceea ce noi deja făceam“.

Cum funcţionează o bioimprimantă 3D

În principiu, o printare 3D înseamnă transpunerea unui  modelul digital într-unul fizic. „Modelul digital este procesat de softul cu care vine imprimanta, un soft specializat care împarte acel model digital în foarte multe straturi care dau rezoluţia. Straturile respective erau de 100 de microni la vremea respectivă“. În cazul bioprinterului e acelaşi lucru. „Se ia un organ care poate fi achiziţionat ori de la o scanare de pe un computer tomograf, este izolată zona de interes – de exemplu, vrem să printăm o urechiuşă. E impropriu spus organ pentru că noi n-am ajuns încă în stadiul acela, suntem doar la primii paşi, dar să ne imaginăm – computerul tomograf ne scanează complet, pe interior şi pe exterior, noi luăm forma tridimensională a acelui organ, izolăm zona de interes, este trimisă la o aplicaţie similară care împarte din nou urechea în foarte multe straturi şi generează setul de mişcări pe care imprimanta trebuie să le execute pentru a depune strat cu strat materialul care formează scaffoldul celular, o schelă“.

O schelă pe care pot fi depuse celulele. „Noi desfacem practic inginereşte un ţesut biologic în componentele constituiente. Celulele respective nu stau în aer, au o matriţă, o schelă de biomasă care le susţine pentru a crea structurile multicelulare. Noi asta creem... componenta inginerească a acestui sistem, în baza specificaţiilor şi cerintelor impuse de doctorii şi cercetătorii abilitaţi“. Imprimanta 3D creează această schelă - în baza proiectului - din colagen, acid hialuronic sau chitosan, iar apoi celulele sunt depuse în timpul procesului de printare. „Celulele stem vor prolifera, bineînţeles, în prealabil sunt diferenţiate, sunt caracterizate ca să ne asigurăm că semi-organul printat final este din compoziţia care ne trebuie şi nu facem piele, în loc de cartilagiu. Deci, celulele stem sunt preprogramate în prealabil de doctori astfel încât să devină cartilagiu, în cazul nostru. Vorbim de pavilionul urechii, ceea ce am şi realizat. Am făcut o urechiuşă nevascularizată. Nefiind vascularizată, celulele respective nu au putut fi hrănite şi au murit“.

Însă, în acest fel a fost demonstrată precizia şi repetabilitatea tehnologiei, precum şi faptul că pot construe aşa ceva din ,ateriale biocompatibile. „Şi, acum, practic am început proiecte de cercetare cu mai multe companii pentru a dezvolta utilajul, adică să avem şi vase de sânge şi tot ce este necesar – organul cât mai aproape de funcţionalitate“.

Bioprinterul nu e doar un bioprinter, el are foarte multe caracteristici. „Depunerea biologică se face în mediu controlat , e un incubator cu temperatură, umiditate, dioxid de carbon  controlate, iar pentru asta avem şi sistemul de filtrare, un sistem integrat“. Dacă laboratoarele ar fi trebuit să cumpere toate aceste sisteme individuale ar fi costat 150.000 – 200.000 de euro. „Noi putem printa 60-80, chiar şi până la 100 de ore, în cazul în care este nevoie să printăm foarte multe structuri biologice“.

În condiţiile în care sunt printări foarte lungi, de multe ore, se pune problema că aceste celule nu pot fi hrănite. „Pentru urechiuşa respectivă printarea a durat 2 ore, timp în care a fost hrănită cu un lichid special pe bază de glucoză. Dar, în condiţiile în care avem printări mai complexe care durează mai mult se punea problema că nu putem hrăni aceste celule. Nu terminam noi printul până mureau primele celule depuse. Şi atunci era nevoie de un incubator, de un sistem de filtrare, de un sistem de germicidare...Şi s-a complicat proiectul foarte mult, dar în continuare am făcut faţă“.

„Vrem să unim aceste proiecte de maşinării individuale“

Norocul lor a fost că imprimantele de plastic au fost foarte, foarte cerute. „Avem 1.300 de comenzi la ora actuală. Bineînţeles, nu ne putem compara cu lideriii mondiali care vând 6.000 de imprimante pe lună, dar pentru noi, în România, e un lucru important. Asta ne-a putut permite să finanţăm şi alte proiecte de cercetare, dar am avut mare noroc să fim „adoptaţi“ de o companie românească – LTHD Corporation SRL – o companie care se ocupa de printuri extrem de specializate, de etichete pentru industria de automotive, pentru industria aerospaţială şi cea medicală“.

Alături de ei au obţinut certificările medicale ISO şi ei au preluat practic toate costurile lor operaţionale. „Astfel încât noi să ne concentrăm pe cercetare şi să nu mai avem probleme cu banii. Pentru că deşi aveam imprimantele pe plastic care se vindeau bine, cash-flow-ul era, ca la orice start-up, foarte fluctuant“.

În momentul de faţă, Călin şi echipa lui sunt angajaţi într-un proiect cu 2 companii din Germania şi cu Universitatea din Heidelberg, precum şi cu o bioloagă foarte renumită din Olanda. „Încercăm să printăm pilonii pancreatici, primul pas către a printa un pancreas funcţional. În SUA, o companie a reuşit să facă o cultură 2 D a unui ţesut renal. Şi au demonstrat că acel ţesut renal, timp de 40 de zile, a secretat uree. Deci, a avut o funcţie. 9 miliarde de dolari au primit finanţare“.

Dacă tinerii vor putea demonstra că pilonii pancreatici printaţi la imprimantă, în baza proiectului dezvoltat în Germania, de Universitatea din Heidelberg, secretă insulină, acesta va fi primul pas în a rezolva diabetul şi cancerul pancreatic – unul din cele mai crunte cancere din câte există la ora actuală. „Pe viitor, vrem să unim aceste proiecte de maşinării individuale, medicale. Astfel încât să putem face o ureche vascularizată, cu ţesut cartilaginos, epitelial. Aici e vorba de o precizie sporită a utilajului“.

Un al treilea noroc dacă se poate spune aşa, a fost acela că medicii şi mediul academic de cercetare i-au adoptat plăcându-le foarte mult deschiderea cu care tinerii vorbesc şi străduinţa lor de a duce la îndeplinire toate cerinţele. „Vrem să continuăm cercetarea până ajungem la un organ printat, astfel încât să rezolvăm foarte multe probleme pe care le au oamenii care, de exemplu, trebuie să aştepte după un transplant. Iar riscul ca organismul să rejecteze un organ printat 3 D este zero. Pentru că vorbim de celule stem din acelaşi corp omenesc. Acesta este visul nostru, targetul nostru. Pentru că ne-am dat seama că putem să schimbăm ceva în lumea asta. Noi, nişte simpli ingineri“.

Sănătate


Ultimele știri
Cele mai citite