俄罗斯学者创建实验动物3D模型

据俄罗斯卫星通讯社sputniknews报道,托木斯克理工大学 (TPU) 的学者们思考出了如何在癌症放射治疗领域的临床前研究中放弃使用实验动物。俄罗斯卫星通讯社从托木斯克理工大学新闻处获悉,他们开发了一种剂量学模型——可在某些阶段完全取代实验室大鼠和小鼠的3D模型。

今天,放射疗法被广泛用于治疗癌症。不幸的是,在其实施过程中,死亡的不仅有恶性肿瘤细胞,也有健康细胞。为了把治疗的负面影响降到最低,有必要正确计划治疗:获取照射部位的X线数据,正确肿瘤和关键器官,选择所需的放射剂量,制定正确的计划,借助剂量体模对其进行检查,然后才照射患者。

为了引入放射治疗的新方法,有必要在小型实验动物——小鼠和大鼠进行许多实验。然而,将动物用于实验室目的与伦理问题密不可分。此外,它们的购买、供养和处置需要大量成本。

为了减少在实验中使用实验动物,托木斯克理工大学的学者们提议使用体模——与实物大小相同的人工复制品。

“作为创建副本的原型,我们使用小鼠和大鼠作为临床前研究中最常见的动物。同时,我们不仅参与了体模的创造,还参与了可增加放射疗法效果和把辐射健康组织剂量降至最低的设备的开发”,托木斯克理工大学高能过程物理研究所的研究生安娜·格里戈里耶娃告诉俄罗斯卫星通讯社。

研究分几个阶段进行。首先,学者们分析了实验动物的X光数据,以确定它们的确切解剖结构。然后在这些数据的基础上,他们创建了动物身体和一些内脏器官的数字三维模型。这样,获得了适合打印的3D模型。

为了制造模型,学者们使用了两种塑料。对于软组织来说,PLA塑料或聚乳酸是3D打印最广泛使用的材料之一。对于骨头来说,则是特制的PLA塑料和铜的混合物。完成的打印模型包括皮肤、大脑和背部、肌肉、骨骼和肺组织。

“不同类型的软组织,如肌肉和脂肪,在制造过程中需要精细的打印设置,但最终我们成功做到了使模型尽可能接近动物的真实特征。所使用的塑料使模拟与电离辐射相互作用的特性成为可能,就好像这种相互作用与真实组织一样。模型应最大限度接近动物的真实解剖结构,同时考虑到内部器官和系统的位置和大小,”托木斯克理工大学高能过程物理研究所副教授、科学小组负责人谢尔盖·斯图切布罗夫告诉俄罗斯卫星通讯社。

学者们认为,使用体模将使得减少临床前试验中活体动物的数量成为可能,这将使这些程序更便宜、更合乎伦理。体模可以重复使用,其保质期仅受意外机械损坏的限制。

在不久的将来,学者们将在托木斯克国家研究医学中心的肿瘤研究所进行体模的剂量学测试。