День печати в россии - история и современность. Почему для россии важно развитие науки О важности больших научных планов

План

1.Наука в России

2.Наука на службе человека

Развитие науки очень важно для любого государства. В России много делается по этому вопросу. Путин В. В. постоянно уделяет внимание развитию науки, следит и интересуется новшеством. От этого зависит качество нашей жизни. В нашей стране всегда было много умов, эти люди создали радио, телевизор, телефон и многое другое.

Наука в России стоит на службе у человека. Нет ни одной отрасли в стране, где бы не были привлечены научные открытия. Чтобы накормить страну качественными продуктами привлекается много агрономов. Они разрабатывают новые сорта, сотрудничают с работниками больших предприятий и небольших ферм.

На основе научных проектов создаются уникальные объекты. Например, Крымский мост. Он строится благодаря разработкам российских ученых. Такого моста нет нигде в мире.

Сочинение Почему для России важно развитие науки 5 класс

План

1.Значение науки в России

2.Открытия для людей

Чтобы Россия была сильным государством с развитой экономикой нужно большое количество ученых. Для этого в нашей стране создаются различные научные площадки, наукограды, в которые привлекают одаренную молодежь. Российская наука ценится во всем мире, наших открывателей и создателей приглашают работать за границу. А задача государства - оставить их у себя и создать им все условия работы.

Ученые совершают новые открытия, разрабатывают новые проекты для того, чтобы людям жилось легче и спокойней. Придумывают новые лекарства, чтобы люди меньше болели и жили дольше. Необходимо развивать медицину, чтобы тяжелые болезни поддавались лечению, такие как СПИД, рак и другие.

Для развития экономики важны научные разработки в сельском хозяйстве. Производство продуктов увеличится, улучшится их качество, они станут дешевле для покупателей. А еще очень важно чтобы ученые своими открытиями помогали охранять нашу Родину. Военная наука изобретает новое оружие, военные конструкторы конструируют корабли и подводные лодки, которые невозможно обнаружить.А мы должны хорошо учиться и стараться, чтобы и в нашем поколении были выдающиеся ученые.

О развитии индустрии биопринтинга

Главное достижение биопринтинга за последнее время - появление индустрии вокруг этой технологии. Когда задумывался проект 3D Bioprinting Solutions в 2011 году, идея биопринтинга уже давно существовала, но рынка вокруг нее не было. Сейчас это большая индустрия, каждая из составляющих которой имеет собственную ценность. В биопринтинге есть четыре основных направления развития.

Биопринтинг дает возможность тестировать лекарственные препараты - проверять их токсичность. Именно ради этого многие компании и начали когда-то его активно развивать.

Реакция клеток в реальности может сильно отличаться от того, как они ведут себя под микроскопом. Это стало причиной отмены запуска многих препаратов на самых последних стадиях испытаний. Медикамент начинали проверять на людях, и вдруг выяснялось, что он токсичен. Так родилась идея печатать ткани для тестирования лекарственных средств.

Биопринтинг используется в основном в трансплантологии, когда в лечебных целях больную или отсутствующую ткань заменяют на новую. Сложность задач и успехи в этом направлении сильно зависят от того, какую ткань нужно напечатать. Кожу, например, мы умеем печатать уже сейчас - делаем подложку, наносим на нее криобласт и получаем кожный покров. Можно так довольно просто закрыть большой ожог. Пока опыт применения биопринтинга в трансплантологии довольно маленький - это требует определенного набора компетенций, умения культивировать клетки, но индустрия продвигается в этом направлении.

Но эксперименты, связанные с печатью более сложных тканей - сосудовидных образований, трубчатых структур, пока не столь успешны. Это намного труднее, и пока технология биопринтинга настолько не развита. С железистыми органами или почкой, которая является итоговой целью нашей компании, - еще сложней, потому что их структура очень специфичная. Но при этом, например, по технологии швейцарской компании Codon проведено более 12 тыс. операций, в которых дефекты хрящей восполняли с помощью специальных напечатанных хрящевых шариков.

Теоретически, в будущем мы сможем создавать мясо, и ни одно животное при этом не пострадает. Это третье направление биопринтинга - 3D-печать в пищевой промышленности. Например, уже был напечатан бифштекс. Дорогой и не очень вкусный, но важен сам факт.

Есть совершенно замечательный кейс, когда при создании ткани использовали живые клетки, которые меняют свою конформацию в зависимости от температуры. Для спортсменов так делают костюмы, в которых при достижении определенной температуры открываются разрезы и дают телу дышать, а когда температура опускается, - закрываются. Это еще одно перспективное направление биопринтинга - текстильная промышленность.

О том, чем будет отличаться напечатанный орган от родного

Нас в 3D Bioprinting Solutions интересует работа в направлении трансплантологии. Если говорить о печати живых тканей, то сейчас мы работаем над созданием не органов, а их конструктов - тканевых структур, выполняющих определенную функцию. Отличие конструкта щитовидной железы мыши, который мы напечатали, от полноценного органа - в том, что он выполняет только главную функцию - выделяет гормоны. Также нам в целом не важны расположение и форма органа.

Смысл биопринтинга - в том, чтобы создавать эффективные органы, и иногда для этого не обязательно точно воспроизводить все функции ткани. Сейчас важнее развивать технологию. Понятно, что лучше воспроизводить все в точности, но это сложно, дорого и требует очень много времени на исследования. Напечатанный орган никогда не будет на 100% идентичен родному. Скорее всего, человек будет как-то чувствовать замену почки, но как именно это будет проявляться, сказать пока нельзя.

Если нужно воспроизвести именно форму какого-то органа, то для этого весьма успешно применяется медицинский принтинг. Это две разных индустрии. Различие в том, что с помощью медицинского принтинга создаются объекты из искусственного материала, в них нет живых процессов. Такой вид 3D-принтинга широко используется для печати позвонков или зубов, а кость из титана в некотором смысле будет даже лучше, чем родная.

О том, когда начнут печатать органы и сколько они будут стоить

Есть некоторая вероятность того, что биопринтинг упрется в какую-то неразрешимую проблему и печатать сложные человеческие органы мы не сможем. Но, как нам видится развитие технологии сегодня, напечатать почку мы точно сможем, вопрос только - когда. Изначально мы рассчитывали сделать это за 30 лет, соответственно, осталось чуть больше 20. То есть к середине 30-х годов на рынке должна появиться напечатанная почка.

Когда мы начинали, подобных лабораторий в мире были единицы, а сейчас - сотни. Написаны тысячи статей, и, возможно, какое-то открытие существенно форсирует развитие биопечати. Когда множество компаний конкурируют между собой, это здорово ускоряет процесс.

Чтобы применять что-то на человеке, мы должны получить очень большой опыт. Мы не можем рискнуть и навредить. Каждый день ко мне на почту приходит по несколько обращений с запросом напечатать щитовидную железу для человека. Люди читают научные статьи и не понимают, что между научным достижением и внедрением этого в клиническую практику проходит немало времени. Сначала мы должны понять, как работает технология и от чего зависят результаты, и только потом можно начинать проверять, насколько это безопасно для человека. И более простые технологии проверяются быстрее, а сложные - дольше.

Использование любой технологии сначала является элитарным: мало людей, которые умеют с ней работать, количество предложений ограниченно. Но, как правило, за небольшой период времени технология распространяется, удешевляется и становится намного доступнее.

Трансплантология всегда будет штучной, это не то, что можно поставить на поток, но постепенно биопринтинг сделает ее вполне доступной всем. Хороший аналогичный пример из медицины - полногеномное секвенирование (анализ всех ДНК-последовательностей, то есть всего генома - «Хайтек»). На первый анализ генома человека скидывались всем миром (результаты исследований опубликовали в 2001 году, стоимость программы составила примерно $3 млрд - «Хайтек»), а сейчас за $300 его может сделать любой желающий.

О том, как биопринтинг изменит медицину

Развитие биопринтинга изменит в медицине многое. Например, сейчас существует большая индустрия гемодиализа (метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности - прим. «Хайтек»). При том, что она спасает людям жизни, это очень дорогостоящая для государства и неудобная для человека пожизненная процедура. Несколько раз в неделю пациент должен ездить куда-то для очистки крови или носить с собой специальный чемоданчик. Возможность печатать органы, в данном случае - почки, позволит отказаться от этой дорогостоящей и значимой сейчас части медицинской инфраструктуры.

В корне изменится трансплантология. Сейчас это направление медицины сфокусировано на поиске донора. А если им станет сам человек и печатать органы будут на основе его собственных клеток, то это перевернет индустрию и решит массу этических проблем.

Возможность заменять старые органы новыми изменит то, как и чем будут болеть люди. Почему сейчас так много людей умирают от сердечно-сосудистых заболеваний и онкологии? Дело ведь не в том, что плохо лечат или что-то резко ухудшилось в экологии. Просто люди стали жить дольше. Раньше умирали в 30–40 лет и проблема болезни Альцгеймера волновала очень немногих. Новые возможности трансплантологии в корне изменят всю структуру заболеваемости.

О самых амбициозных задачах в биопринтинге сегодня

Методы биопринтинга эволюционируют. От аддитивной печати (послойной), мы переходим к формативной, которая скорее напоминает создание снежного кома. При печати отдельными клетками сложнее добиться высокой плотности, которая необходима для печати живой ткани.

Клетки довольно социальная субстанция, они общаются между собой, и для этого расстояние между ними должно быть маленьким. Для разных типов клеток оно колеблется от 25 до 50 мк. Если расстояние больше, то у клеток нет сигнальной системы, которая позволила бы им общаться, и тогда коллектив не складывается, ткань погибает. Поэтому мы сначала лепим маленький и достаточно плотный шарик, который состоит из нескольких тысяч клеток. Он уже обладает задатками живой ткани и, по сути, является «кирпичом» в биопринтинге, только круглым. Потом мы такие «кирпичи» аккуратно укладываем с помощью гидрогелей и получается живая ткань.

Для того, чтобы успешно применять метод формативной печати, мы учимся использовать технологии магнитной и акустической печати. Их принцип - в следующем: под действием определенных сил клеткам задается своего рода траектория и они сжимаются в описанные выше клеточные структуры. Это позволяет не только укладывать клетки с определенной плотностью, но и формировать ткань в разы быстрее, чем при послойной печати. Освоение этого метода должно позволить нам печатать гораздо более сложные органные структуры.

Точно сказать, какие именно возможности откроют эти технологии, нельзя, речь все же идет о научных экспериментах. Но мы предполагаем, что это позволит нам существенно приблизиться к тому результату, который мы запланировали, - печати функциональной человеческой почки. Я бы сказал, что развитие этих технологий - одна из самых амбициозных задач для биопринтинга сегодня.

О создании фабрики по печати органов в космосе

Чтобы клетки было проще собирать в ткань, мы хотим попробовать это делать в невесомости. В экспериментах с технологиями магнитной и акустической печати нам немного мешает сила тяжести. Поэтому в четвертом квартале 2018 года мы планируем отправить на МКС магнитный биопринтер и продолжить эксперименты там. Это наш совместный проект с Роскосмосом.

Подобный эксперимент можно провести и на Земле - создать условия невесомости искусственным образом с помощью супермагнита, но это очень дорого. Мы получили на такой эксперимент специальный грант, но несмотря на то, что сумма довольно большая, ее хватит всего на 40 часов работы оборудования. Чтобы удерживать клетки в состоянии невесомости, тратится очень много электроэнергии. На орбите же такие условия можно получить бесплатно. Надо только долететь, а невесомость получаем в подарок.

Если таким образом мы научимся делать жизнеспособные ткани, то это может стать достаточным основанием для создания фабрики по печати органов в космосе. Например, это может быть отдел на МКС, который занимался бы печатью органов и, условно, контейнерами отправлял их на Землю.

В этом эксперименте мы зависим от цикла, когда космонавты летят к МКС и возвращаются обратно. Поэтому он продлится всего несколько недель. Затем результаты эксперимента привезут на Землю, мы изучим их и сможем сказать, что получилось. Но для линейки экспериментов это только начало - биопринтер останется штатным оборудованием на МКС и в дальнейшем не только мы, но и другие ученые и компании смогут работать с ним.

О важности больших научных планов

Изначальная цель, которую мы ставили перед нашим проектом, - напечатать функциональную и жизнеспособную почку. Когда мы задумывали этот проект, мы понимали, что это дорога лет на 30. Но проект не может жить без достижений столько времени - это психологически тяжело, люди не выдержат и разбегутся. Поэтому нужно двигаться маленькими шагами от одного научного успеха к другому и использовать результаты, которые ты уже получил. Но важно при этом не отвлекаться слишком сильно на спин-оффы, не терять из виду свою главную цель.

У нас есть несколько примеров того, как мы используем промежуточные результаты наших исследований. Например, сейчас мы работаем над печатью волос для трансплантации. Мы берем у человека одну клетку и из нее делаем целый родной волос. И напечатать его уже можно - сложность заключается в том, как он будет расти. С вероятностью 50% - не наружу, а внутрь. Это дико неприятно. И мы учимся направлять его рост в нужном направлении, чтобы его можно было причесать. Это довольно непростая проблема.

Заниматься проектами с длинным горизонтом планирования важно, они в итоге меняют какие-то принципиальные вещи, устройство всей индустрии. И даже если ты в итоге не выиграешь гонку, то все равно приобретешь достаточно компетенций, чтобы быть успешнее в регулярном бизнесе, чем коллеги, чей горизонт планирования был меньше. Во многом поэтому такими долгосрочными проектами занимаются корпорации. Дело здесь не только в желании осчастливить человечество, цели намного сложнее.

Создание программ с горизонтом планирования в 20–30 лет в области биотехнологий и выдерживание их дальнейшей реализации очень важно для России. На мой взгляд, неспособность на это - одна из главных проблем развития биотехнологий в нашей стране. Это приводит к тому, что приоритеты определяются хаотически. Когда государство строит планы по развитию технологий максимум на пять-десять лет, часто нельзя понять, что действительно важно, а что нет.

Попытки заменить дорогие рукописи на дешевые оттиски предпринимались очень давно. Во II веке в Китае изобретена бумага, впоследствии заменившая дорогой пергамент; в VII веке в Корее, Китае и Японии тексты печатали с деревянных гравированных досок. Позже, в XI веке китайские мастера изготовляли уже отдельные иероглифы из керамики, а монолитная форма была заменена составной наборной, что позволяло печатать большими таражами; в XIII веке в Корее буквенные знаки изготавливались из металла.

В Европе попытки печати книг датируются концом XIV - началом XV века. В 1390 году в Нюрнберге Штромер построил первую „бумагоделательную мельницу“, 1418 годом датируется первый известный оттиск с деревянной доски, а в 1446 г. была выполнена первая печать с медных досок.

Иоганн Гутенберг родился в конце XIV века, в городе Майнце. Он изобрёл и осуществил полный цикл современного печатного производства: объединил в одно целое систему металлических литер; создал сплав из свинца, цинка и сурьмы (гарт), а также оборудование для отливки литер из этого сплава; придумал и изготовил наборную кассу и приспособление для набора строк из литер и столбцов из строк; изобрёл типографскую краску (ламповая сажа и лак), а также тампон для нанесения её на готовый набор; изготовил печатный станок, которая позволяла получать прекрасные оттиски книжных страниц; создал систему финансирования и сбыта книжной продукции. Кроме того, есть данные, позволяющие считать, что Гутенберг создал школу. Почти все европейские печатники того времени были выходцами из Германии. Большинство из них родом из Майнца - родины Гутенберга. Как минимум о четырех учениках Гутенберга имеются достоверные сведения.

Гутенберг печатал Библию на латинском языке, учебники, календари, словари, индульгенции - свидетельства об отпущении грехов. За считанные годы после выхода в свет первой книги Гутенберга - знаменитой 42-х страничной Библии - книгопечатание распространилось по всей Европе: в 1460 г. - в Бамберге и Страсбурге, в 1466 г. - в Кёльне, в 1467 г. - в Рими и Венеция, в 1470 г. в - Нюрнберге и Париже.

Влияние начала книгопечатания на европейскую цивилизацию огромно. Печатная книга изменила представление европейцев о науке и образовании, привела к усилению роли светского государства. Журнал Time назвал Гутенберга Человеком Тысячелетия. Понадобилось шестьсот лет, чтобы понять -- главную роль в истории последнего тысячелетия сыграли не полководцы, герои или ученые, а ювелир из города Майнца, первым начавший отливать буквы из металла.

Зарождение отечественного книгопечатания. Книга пришла к нашим предкам с принятием христианства, и уже Киевская Русь поражала Европу грамотностью. В древнейшей русской летописи - "Повести временных лет" под 1037 годом сообщается, что киевский князь Ярослав Мудрый, почитавший книжное учение, собрал в храме Софии множество книгописцев для перевода и переписки книг. Так был создана первая библиотека, насчитывавшая к концу ХI века около ста тысяч рукописей.

Начало книгопечатания на Руси датируется 1550 - началом 1560-х годов. Есть исторические факты, свидетельствующие о существовании некой типографии, выпускавшей церковные книги, но без указания выходных данных. Судя по тому, что в изданиях отсутствует указание на царское повеление их печатать, исследователи предполагают частный характер их производства. Невыясненным является вопрос и о работниках этой типографии. Называются имена Маруша Нефедов - «мастер печатных дел», новгородский мастер Васюк Никифоров, косвенные свидетельства более поздних источников говорят о работе в анонимной типографии Ивана Федорова и Петра Мстиславца.

Но так или иначе 19 апреля 1563 года церковный дьякон Иван Федоров открыл в Москве первую "печатню". Открыл он ее по царскому веленью. Правил тогда Иван Грозный -- царь страшный и жестокий. Зато значение книги царь понимал и, решив не отставать от Европы, повелел построить Государев Печатный двор.

О Федорове известно немного - только то, что он сам о себе рассказал в своих изданиях. Известно, например, что он учился книгопечатанию у некоего датского мастера, которого король Дании прислал в Москву специально по просьбе Ивана Грозного. Можно считать принятым в науке факт обучения Ивана Федорова в Краковском университете в 1529-1532 гг., где он получил степень бакалавра. В нем Иван Федоров познакомился с, античной литературой, изучил греческий язык.

1 марта 1564 года в Москве из-под пресса станка Ивана Федорова вышла книга, положившая начало издательскому делу в России. «Деяния и Послания Апостолов», хотя чаще говорят просто «Апостол». Его отличает высочайшая редакторская культура. В нем не обнаружено ни одной орфографической ошибки, подчистки или опечатки. Исследователей продолжают восхищать высокохудожественные гравюры, филигранный рисунок шрифта, оригинально выполненные заставки и прекрасное качество двухкрасочной печати.

Иван Федоров сам резал и отливал буквы, гравировал рисунки и заставки, редактировал и набирал текст, и с помощником Петром Мстиславцем лист за листом печатал весь "завод" - около 1200 книг! Всего 60 экземпляров этого издания хранятся в крупнейших библиотеках и музеях мира. Мы мало знаем о жизни Ивана Федорова. Неизвестна дата рождения первопечатника, имена его учителей. Вызывает недоумение тот факт, что, выпустив две книги, он уехал из Москвы.

Новые веяния в книжном деле не очень-то пришлись по вкусу старым монахам-переписчикам. Еще бы -- такая конкуренция! Труд переписчика становился абсолютно невыгоден, ведь станок позволял печатать книги куда быстрее и дешевле! Мы знаем, что в 1566 году в типографии Федорова произошел пожар, и есть все основания считать, что он не был случайным. В итоге Ивану Федорову и Петру Мстиславцу пришлось бежать в Литву, а потом и на Украину. "Зависть и ненависть нас от земли и отечества и от рода нашего изгнали и в иные страны, неведомые доселе", -- написал Федоров. Но и там компаньоны продолжили заниматься печатным делом -- издали "Псалтырь" и "Азбуку". Но и там продолжал печатать книги для русских читателей, настойчиво повторяя в своих послесловиях "Иван Федоров - друкарь з Москвы"

В Литве он издает "Учительное Евангелие", на Украине - Библию. Во Львове увидели свет второй вариант "Апостола" и первый учебник - "Букварь", по которому Русь более двухсот лет постигала грамоту.

"Возлюбленный и чтимый русский народ, - обращался он к читателям "Апостола". - Если труды мои окажутся достойными вашей милости, примите их с любовью...".

Дело Ивана Федорова, с чьим именем связано появление печатной книги в России, принесло великие плоды, ибо, несмотря на то, что печатная книга в XVI веке и следующем столетии носила преимущественно духовный характер, - она заложила основу новой книжной культуры, на которой развивалась вся последующая культура Нового времени. Введение книгопечатания в России стало началом «новой письменности», «новой азбуки» и новой эпохи в истории книги.

Первый печатный деревянный станок, сконструированный Гуттенбергом в середине 15 века, состоял из талера - стола, на который устанавливали печатную форму, и пиана - плоской плиты прижимающей бумагу к форме. Пиан приводился в движение вручную с помощью винтового устройства. Краска наносилась также вручную. Производительность такого станка не превышала 100 оттисков в час.

Увеличение тиражей к концу 18 века привело к изобретению стереотипии, которая позволяла получать с наборной формы нужное количество монолитных копий и печатать одно и тоже издание одновременно на нескольких машинах.

Первая печатная машина была сконструирована в Германии Фридрихом Кёнигом в 1808 году. В этой машине движение талера, опускание пиана и нанесение краски на форму были механизированы. Производительность машины составляла 400 оттисков в час. В 1812-1814 гг. Кёниг создал новую печатную машину. В этой машине плоский талер был заменен печатным цилиндром, который, вращаясь, создавал давление на печатную форму. Эта машина имела производительность до 800 оттисков в час.

Первую в мире машину, осуществлявшую набор и отливку строк, построил в 1886 г в Америке немецкий изобретатель О. Мергенталер. Машина позволяла отливать отдельные строки по этому изобретатель назвал ее линотипом (от лат. «linea» - линия и греч. «typos» - отпечаток).

Первые сведения о глубокой печати относятся к 15 веку. В качестве материала для изготовления печатных форм использовали медные пластины. Изображение на формный материал наносили вручную, а углубляли печатные элементы режущим инструментом. Способ изготовления форм назывался резцовая гравюра. Мастера того времени этот способ не только для гравирования портретов и текста, но и для целых книг. Известна гравюра Василия Андреева «Лист сошного письма» (1685), содержащая очень мелкий шрифт, который можно читать только с помощью лупы.

Дальнейшее развитие ручных способов изготовления форм привело к появлению так называемых химических способов гравюры, при которых печатные элементы заглублялись не вручную, а при помощи кислоты. Нанесение же рисунка на цинковую или медную пластины по прежнему выполнялись вручную. К химическим способам гравюры относят офорт (16 век) и акватинта (18 век).

Обычно для офорта применяли цинковую пластину, которую сначала покрывали кислотоупорным лаком, а затем копотью. После этого острой стальной иглой процарапывали слой лака по линиям рисунка до металла. Травление осуществляли в слое азотной кислоты. Затем печатные элементы заполняли краской и прикладывали запечатываемую поверхность. Таким образом в 1694 г. появился «Букварь», сочиненный монахом Карпоном Истоминым. Все 42 страницы букваря гравированы на меди мастером Леонтием Буниным. А в 1701 г. гравер Михаил Карновский оформил «Арифметику» Леонтия Магницкого - учебника, по которому учился Ломоносов.

В случае акватинты медная пластина сначала припудривается порошком смолы, а потом нагревается, в результате чего порошок плавится и прочно закрепляется на пластине, образуя кислотоупорные зерна. Пластину травят в растворе хлорного железа в несколько приемов с последовательным выкрыванием от светлых тонов к темным. Кислота проникает в промежутки между слипшимися зернами и на поверхности образуется множество мелких печатающих элементов, различных по глубине.

В отличие от офорта оттиск акватинта представляет собой не штриховое, а полутоновое изображение, сходное с рисунком кистью. Формы изготовленные ручным способом, при печатании закатывали краской и вручную очищали пробельные элементы

В настоящее время указанные способы не являются промышленными.

На смену ручным способам получения печатных форм пришел фотохимический. В 1879 г. чешский художник и фототехник Карел Клич объединил два способа изготовления печатной формы - акватинта и перенос изображения на формный материал с помощью пигментной бумаги.

В начале 20 века взамен плоскопечатных машин появились ротационные машины глубокой печати. Также появился новый способ изготовления печатных форм глубокой печати - электромеханический с применением электронно-гравировальных автоматов.

До недавнего времени способом высокой печати печатались высоко иллюстрированные многокрасочные журналы, портреты, книжные вклейки, открытки, марки плакатная и рекламная продукция. В настоящее время использование метода глубокой печати приостановлено из-за применения экологически вредных красок.

В зависимости от материала, применяемого для изготовления печатной формы, и способа передачи изображения с формы на бумагу существует несколько разновидностей плоской печати: литография, фототипия и офсет.

Литография (греч. «lithos» - камень, «grapho» - пишу) была изобретена в конце 18 века в Германии Алоизием Зенефельдером. Сущность способа заключалась в следующем. Но поверхность известкового камня после ее подготовки (шлифование, очистка, сушка) изображение наносилось вручную жирной тушью или жирным карандашом. Эти участки на форме являлись печатающими элементами. Участки поверхности камня не занятые изображением, - пробельные элементы - подвергались химической обработке. В результате чего пробельные элементы в процессе печатания воспринимали воду и отталкивали краску. При печатании сначала поверхность камня увлажняли, а за тем накатывали валиком краску, которая удерживалась только на печатающих элементах. Таким образом, принцип разделения печатающих и пробельных элементов на форме не пространственный, а физико-химический

Основное достоинство литографии заключается в том, что по сравнению с гравюрой на дереве или металле является менее трудоемкой, более дешевой и многотиражной.

Совершенствование литографии заключалось в изобретении способа фотографического переноса изображения на камень, а за тем были открыты копировальные слои. Затем каменные формы были заменены металлическими пластинами. Печатание с форм осуществлялось на плоскопечатной машине с электроприводом. Первая такая машина появилась в 50-х годах 19 века. Производительность не превышала 800 оттисков в час. В начале 20 века была изобретена литографская ротационная машина, но качество оттисков значительно уступало плоскопечатным машинам.

Фототипия - способ факсимильного (точного) воспроизведения самых сложных по характеру штриховых и полутоновых изображений. Во второй половине 19 века чешский фототехник Якуб Гусник использовал в качестве основы для изготовления печатной формы толстую стеклянную пластину и нанес на ее поверхность слой хромированного желатина. Проэкспонировав пластину под полутоновым негативом и проявив изображение, Гусник получил печатную форму. На форме площадь печатающих элементов (задубленных зерен) и уровень их расположения определялись плотностью участков негатива. Отсюда тона изображения оригинала на оттиске передавались не только площадью печатающих элементов, но и толщиной слоя краски. Это способствовало получению оттисков, не уступающих по точности воспроизведения фотографическим отпечаткам.

Фототипия применяется в настоящее время для воспроизведения высокохудожественных оригиналов небольшими тиражами.

Дальнейшее развитие плоской печати связано с разработкой Иваном Орловым в 1890 году машинного способа печатания денежных купюр. Суть способа заключалась в том, что на бумагу переносилась не одна краска, а все краски одновременно, что создает на оттиске радужное многокрасочное изображение. Этого можно было добиться на специальной орловской машине, печатный аппарат которой состоял из нескольких форм, по числу красок, и сборной формы, печатающие элементы которой составляли рисунок. Характерной особенностью машины была промежуточная поверхность - специальный валик, передающий краску с одной формы на другую. Новый способ получил название печати с переносом. В настоящее время методом орловской печати выполняют некоторые элементы ценных бумаг и денежных знаков РФ.

В начале 20 века американские изобретатели Айра Рубель и Каспар Германн воспользовались данными методом и назвали его офсетной печатью (англ. «offset» - печать с промежуточной поверхности). В офсетных печатных машинах красочное изображение с печатной формы передается на бумагу через промежуточную обрезиненную поверхность. Изобретателем офсетной машины считают Айру Рубеля. Им в 1904 году была сконструирована однокрасочная офсетная машина, а в 1921 появилась двухкрасочная машина, а в 1930 году четырех красочная машина.

Главное достижение биопринтинга за последнее время - появление индустрии вокруг этой технологии. Когда задумывался проект 3D Bioprinting Solutions в 2011 году, идея биопринтинга уже давно существовала, но рынка вокруг нее не было. Сейчас это большая индустрия, каждая из составляющих которой имеет собственную ценность. В биопринтинге есть четыре основных направления развития.

Биопринтинг дает возможность тестировать лекарственные препараты - проверять их токсичность. Именно ради этого многие компании и начали когда-то его активно развивать.

Реакция клеток в реальности может сильно отличаться от того, как они ведут себя под микроскопом. Это стало причиной отмены запуска многих препаратов на самых последних стадиях испытаний. Медикамент начинали проверять на людях, и вдруг выяснялось, что он токсичен. Так родилась идея печатать ткани для тестирования лекарственных средств.

Биопринтинг используется в основном в трансплантологии, когда в лечебных целях больную или отсутствующую ткань заменяют на новую. Сложность задач и успехи в этом направлении сильно зависят от того, какую ткань нужно напечатать. Кожу, например, мы умеем печатать уже сейчас - делаем подложку, наносим на нее криобласт и получаем кожный покров. Можно так довольно просто закрыть большой ожог. Пока опыт применения биопринтинга в трансплантологии довольно маленький - это требует определенного набора компетенций, умения культивировать клетки, но индустрия продвигается в этом направлении.

Но эксперименты, связанные с печатью более сложных тканей - сосудовидных образований, трубчатых структур, пока не столь успешны. Это намного труднее, и пока технология биопринтинга настолько не развита. С железистыми органами или почкой, которая является итоговой целью нашей компании, - еще сложней, потому что их структура очень специфичная. Но при этом, например, по технологии швейцарской компании Codon проведено более 12 тыс. операций, в которых дефекты хрящей восполняли с помощью специальных напечатанных хрящевых шариков.

Теоретически, в будущем мы сможем создавать мясо, и ни одно животное при этом не пострадает. Это третье направление биопринтинга - 3D-печать в пищевой промышленности. Например, уже был напечатан бифштекс. Дорогой и не очень вкусный, но важен сам факт.

Есть совершенно замечательный кейс, когда при создании ткани использовали живые клетки, которые меняют свою конформацию в зависимости от температуры. Для спортсменов так делают костюмы, в которых при достижении определенной температуры открываются разрезы и дают телу дышать, а когда температура опускается, - закрываются. Это еще одно перспективное направление биопринтинга - текстильная промышленность.

О том, чем будет отличаться напечатанный орган от родного

Нас в 3D Bioprinting Solutions интересует работа в направлении трансплантологии. Если говорить о печати живых тканей, то сейчас мы работаем над созданием не органов, а их конструктов - тканевых структур, выполняющих определенную функцию. Отличие конструкта щитовидной железы мыши, который мы напечатали, от полноценного органа - в том, что он выполняет только главную функцию - выделяет гормоны. Также нам в целом не важны расположение и форма органа.

Смысл биопринтинга - в том, чтобы создавать эффективные органы, и иногда для этого не обязательно точно воспроизводить все функции ткани. Сейчас важнее развивать технологию. Понятно, что лучше воспроизводить все в точности, но это сложно, дорого и требует очень много времени на исследования. Напечатанный орган никогда не будет на 100% идентичен родному. Скорее всего, человек будет как-то чувствовать замену почки, но как именно это будет проявляться, сказать пока нельзя.

Если нужно воспроизвести именно форму какого-то органа, то для этого весьма успешно применяется медицинский принтинг. Это две разных индустрии. Различие в том, что с помощью медицинского принтинга создаются объекты из искусственного материала, в них нет живых процессов. Такой вид 3D-принтинга широко используется для печати позвонков или зубов, а кость из титана в некотором смысле будет даже лучше, чем родная.

О том, когда начнут печатать органы и сколько они будут стоить

Есть некоторая вероятность того, что биопринтинг упрется в какую-то неразрешимую проблему и печатать сложные человеческие органы мы не сможем. Но, как нам видится развитие технологии сегодня, напечатать почку мы точно сможем, вопрос только - когда. Изначально мы рассчитывали сделать это за 30 лет, соответственно, осталось чуть больше 20. То есть к середине 30-х годов на рынке должна появиться напечатанная почка.

Когда мы начинали, подобных лабораторий в мире были единицы, а сейчас - сотни. Написаны тысячи статей, и, возможно, какое-то открытие существенно форсирует развитие биопечати. Когда множество компаний конкурируют между собой, это здорово ускоряет процесс.

Чтобы применять что-то на человеке, мы должны получить очень большой опыт. Мы не можем рискнуть и навредить. Каждый день ко мне на почту приходит по несколько обращений с запросом напечатать щитовидную железу для человека. Люди читают научные статьи и не понимают, что между научным достижением и внедрением этого в клиническую практику проходит немало времени. Сначала мы должны понять, как работает технология и от чего зависят результаты, и только потом можно начинать проверять, насколько это безопасно для человека. И более простые технологии проверяются быстрее, а сложные - дольше.

Использование любой технологии сначала является элитарным: мало людей, которые умеют с ней работать, количество предложений ограниченно. Но, как правило, за небольшой период времени технология распространяется, удешевляется и становится намного доступнее.

Трансплантология всегда будет штучной, это не то, что можно поставить на поток, но постепенно биопринтинг сделает ее вполне доступной всем. Хороший аналогичный пример из медицины - полногеномное секвенирование (анализ всех ДНК-последовательностей, то есть всего генома - «Хайтек»). На первый анализ генома человека скидывались всем миром (результаты исследований опубликовали в 2001 году, стоимость программы составила примерно $3 млрд - «Хайтек»), а сейчас за $300 его может сделать любой желающий.

О том, как биопринтинг изменит медицину

Развитие биопринтинга изменит в медицине многое. Например, сейчас существует большая индустрия гемодиализа (метод внепочечного очищения крови при острой и хронической почечной недостаточности - прим. «Хайтек»). При том, что она спасает людям жизни, это очень дорогостоящая для государства и неудобная для человека пожизненная процедура. Несколько раз в неделю пациент должен ездить куда-то для очистки крови или носить с собой специальный чемоданчик. Возможность печатать органы, в данном случае - почки, позволит отказаться от этой дорогостоящей и значимой сейчас части медицинской инфраструктуры.

В корне изменится трансплантология. Сейчас это направление медицины сфокусировано на поиске донора. А если им станет сам человек и печатать органы будут на основе его собственных клеток, то это перевернет индустрию и решит массу этических проблем.

Возможность заменять старые органы новыми изменит то, как и чем будут болеть люди. Почему сейчас так много людей умирают от сердечно-сосудистых заболеваний и онкологии? Дело ведь не в том, что плохо лечат или что-то резко ухудшилось в экологии. Просто люди стали жить дольше. Раньше умирали в 30–40 лет и проблема болезни Альцгеймера волновала очень немногих. Новые возможности трансплантологии в корне изменят всю структуру заболеваемости.

О самых амбициозных задачах в биопринтинге сегодня

Методы биопринтинга эволюционируют. От аддитивной печати (послойной), мы переходим к формативной, которая скорее напоминает создание снежного кома. При печати отдельными клетками сложнее добиться высокой плотности, которая необходима для печати живой ткани.

Клетки довольно социальная субстанция, они общаются между собой, и для этого расстояние между ними должно быть маленьким. Для разных типов клеток оно колеблется от 25 до 50 мк. Если расстояние больше, то у клеток нет сигнальной системы, которая позволила бы им общаться, и тогда коллектив не складывается, ткань погибает. Поэтому мы сначала лепим маленький и достаточно плотный шарик, который состоит из нескольких тысяч клеток. Он уже обладает задатками живой ткани и, по сути, является «кирпичом» в биопринтинге, только круглым. Потом мы такие «кирпичи» аккуратно укладываем с помощью гидрогелей и получается живая ткань.

Для того, чтобы успешно применять метод формативной печати, мы учимся использовать технологии магнитной и акустической печати. Их принцип - в следующем: под действием определенных сил клеткам задается своего рода траектория и они сжимаются в описанные выше клеточные структуры. Это позволяет не только укладывать клетки с определенной плотностью, но и формировать ткань в разы быстрее, чем при послойной печати. Освоение этого метода должно позволить нам печатать гораздо более сложные органные структуры.

Точно сказать, какие именно возможности откроют эти технологии, нельзя, речь все же идет о научных экспериментах. Но мы предполагаем, что это позволит нам существенно приблизиться к тому результату, который мы запланировали, - печати функциональной человеческой почки. Я бы сказал, что развитие этих технологий - одна из самых амбициозных задач для биопринтинга сегодня.

О создании фабрики по печати органов в космосе

Чтобы клетки было проще собирать в ткань, мы хотим попробовать это делать в невесомости. В экспериментах с технологиями магнитной и акустической печати нам немного мешает сила тяжести. Поэтому в четвертом квартале 2018 года мы планируем отправить на МКС магнитный биопринтер и продолжить эксперименты там. Это наш совместный проект с Роскосмосом.

Подобный эксперимент можно провести и на Земле - создать условия невесомости искусственным образом с помощью супермагнита, но это очень дорого. Мы получили на такой эксперимент специальный грант, но несмотря на то, что сумма довольно большая, ее хватит всего на 40 часов работы оборудования. Чтобы удерживать клетки в состоянии невесомости, тратится очень много электроэнергии. На орбите же такие условия можно получить бесплатно. Надо только долететь, а невесомость получаем в подарок.

Если таким образом мы научимся делать жизнеспособные ткани, то это может стать достаточным основанием для создания фабрики по печати органов в космосе. Например, это может быть отдел на МКС, который занимался бы печатью органов и, условно, контейнерами отправлял их на Землю.

В этом эксперименте мы зависим от цикла, когда космонавты летят к МКС и возвращаются обратно. Поэтому он продлится всего несколько недель. Затем результаты эксперимента привезут на Землю, мы изучим их и сможем сказать, что получилось. Но для линейки экспериментов это только начало - биопринтер останется штатным оборудованием на МКС и в дальнейшем не только мы, но и другие ученые и компании смогут работать с ним.

О важности больших научных планов

Изначальная цель, которую мы ставили перед нашим проектом, - напечатать функциональную и жизнеспособную почку. Когда мы задумывали этот проект, мы понимали, что это дорога лет на 30. Но проект не может жить без достижений столько времени - это психологически тяжело, люди не выдержат и разбегутся. Поэтому нужно двигаться маленькими шагами от одного научного успеха к другому и использовать результаты, которые ты уже получил. Но важно при этом не отвлекаться слишком сильно на спин-оффы, не терять из виду свою главную цель.

У нас есть несколько примеров того, как мы используем промежуточные результаты наших исследований. Например, сейчас мы работаем над печатью волос для трансплантации. Мы берем у человека одну клетку и из нее делаем целый родной волос. И напечатать его уже можно - сложность заключается в том, как он будет расти. С вероятностью 50% - не наружу, а внутрь. Это дико неприятно. И мы учимся направлять его рост в нужном направлении, чтобы его можно было причесать. Это довольно непростая проблема.

Заниматься проектами с длинным горизонтом планирования важно, они в итоге меняют какие-то принципиальные вещи, устройство всей индустрии. И даже если ты в итоге не выиграешь гонку, то все равно приобретешь достаточно компетенций, чтобы быть успешнее в регулярном бизнесе, чем коллеги, чей горизонт планирования был меньше. Во многом поэтому такими долгосрочными проектами занимаются корпорации. Дело здесь не только в желании осчастливить человечество, цели намного сложнее.

Создание программ с горизонтом планирования в 20–30 лет в области биотехнологий и выдерживание их дальнейшей реализации очень важно для России. На мой взгляд, неспособность на это - одна из главных проблем развития биотехнологий в нашей стране. Это приводит к тому, что приоритеты определяются хаотически. Когда государство строит планы по развитию технологий максимум на пять-десять лет, часто нельзя понять, что действительно важно, а что нет.

Главной задачей компании является продвижение современных разработок немецких компаний по всему миру. Основным лейтмотивом симпозиума звучала тема Индустрии 4.0.

С приветственным словом, открывшим мероприятие, выступил Генеральный директор СЕО PrintPromotion Доктор Маркус Хееринг. Он особенно отметил значение новейших технологий для полиграфии и печатной промышленности, обратив внимание присутствующих на то, что в последние годы эта отрасль была глубоко дигитализирована, причем речь идет не только о цифровой печати, но и об оцифровании рабочего процесса в целом на всех его этапах. Докладчик отметил также, что сокращение этапов производства и возможность объединить все шаги позволят добиться успеха в отрасли в современных условиях. Так или иначе, в ходе мероприятия каждый доклад касался этого аспекта, представители компаний поделились опытом решения озвученных задач в рамках своей работы.

О ситуации на современном полиграфическом рынке рассказал президент Международной ассоциации полиграфистов России Борис Кузьмин , который подчеркнул, насколько важно познакомиться с работой зарубежных коллег, особенно в условиях, когда отечественная полиграфия полностью импортозависима.

Доклад имел особое значение еще и с той точки зрения, что в нашей стране полностью отсутствует какая бы то ни было статистическая информация о состоянии полиграфии и ее месте в российской экономике.

Следуя примеру американских коллег, не так давно представивших документ о состоянии полиграфии в США , Б. Кузьмин предложил рассмотреть проблемы отрасли и ее основные тенденции с точки зрения макроэкономической ситуации в стране. Прогнозы развития российской экономики на ближайшие годы достаточно позитивные: бюджет направлен на восстановление положительной динамики ВВП, оживление потребительского спроса, поддержку инвестиций, кредитование малого и среднего бизнеса и т.п. В то же время, докладчик отмечает: «Современное полиграфическое производство давно не входит в число приоритетных проектов развития экономики страны, но в силу своей специфики сохраняет определенную значимость в экономическом пространстве».

Были названы основные тенденции: изменение структуры - разделение отрасли на издательское дело и полиграфию; влияние макроэкономических процессов; внедрение цифровых технологий; замещение печатной продукции; развитие бутиковой полиграфии, обращенной к конкретному потребителю и его обслуживанию; упаковка как один из растущих сегментов рынка полиграфических услуг.

Полиграфия в российской экономике занимает около одного процента и специалистами МАП оценивается в 8-9 млрд долларов США, точных статистических данных нет. По структуре продукция технического назначении для других отраслей доминирует. Наиболее кризисный сектор - газетное производство. Новая и динамично развивающаяся отрасль в последние 20 лет - упаковка. Президент МАП отметил также, что инвестиции всегда был основой полиграфии, в этой части даже в кризисные годы отрасль сохраняла конкурентоспособность. Особенно было отмечено и то, что сейчас российскими компаниями в основном приобретаются цифровые печатные машины.

Краткую характеристику упаковочного рынка привел Президент Национальной конфедерации упаковщиков Александр Бойко , напомнив, что этот рынок развивается, и отечественное производство упаковки растет высокими темпами. Обозначил две основные тенденции - оптимизация затрат на упаковку в пищевой промышленности и рост качества упаковочной продукции, обусловленный высокой конкуренцией, что приводит к применению новых печатных и отделочных процессов. «Совместить две эти тенденции можно с использованием цифровых передовых технологий, что как раз характеризует требования индустрии 4.0 в отношении упаковки», - отмечает А. Бойко.

Первым из представителей компаний-производителей выступил Сергей Слободчиков, фирма Heidelberg. В начале своего выступления он привел мировые цифры полиграфической промышленности: по оценкам компании, объем производства полиграфической продукции в мире составляет порядка 400 млрд евро в год, оборудование - примерно по 2,5 млрд на листовой офсет и цифровое оборудование, 1,3 млрд - сервисные услуги и 8 млрд евро - расходные материалы. Было отмечено серьезное увеличение в области упаковки, которая, в свою очередь, становится более индивидуальной и интересной. Докладчик подчеркнул, насколько важна автоматизация на сегодняшний день и рассказал, какие решения предлагает компания, чтобы не отставать от требований современного рынка. Для Heidelberg цифровая трансформация - это целый комплекс, включающий в себя не только оборудование, расходные материалы и сервис, но, в том числе, обучение и консалтинг. На примере одной из типографий С. Слободчиков показал, как может быть реализована новая цифровая бизнес-модель. Современное оборудование этой компании уже установлено на некоторых российских предприятиях.

Об автоматических решениях для премиальной упаковки из твердого картона рассказал Денис Яничев (Siko - официальный представитель компании Kolbus).

Компания Kolbus предлагает уникальное на рынке решение, позволяющее выпускать упаковку из твердого картона полностью в автоматическом режиме. Речь здесь идет о самой разнообразной упаковке: папки и коробки с магнитным замком, коробки с жестким вкладышем, футляры с выдвижным вкладышем, сборная коробка на магнитных замках и проч. Дизайн упаковки ничем не ограничен. Д. Яничев более подробно рассказал о технологических процессах от раскроя картона до отделки, подчеркнул гибкость машин с точки зрения технологии и наладки, экономическую эффективность производства, возможность работать как с малыми, так и с большими тиражами. Отметил, что автоматическое производство позволяет добиться точности сборки и высоких пользовательских характеристик. Докладчик также обратил внимание присутствующих на экологическое преимущество картона перед полимерной упаковкой.

Ахим Курек и Татьяна Климова (технический директор «ОктоПринт») представили машины для производства люксового продукта компании H. C.MOOG. Докладчики назвали свое оборудование экзотическим продуктом, который реально позволяет оптимизировать многие процессы типографии. Сейчас компания способствует его внедрению на российский рынок. Все машины собираются в Германии , и на мировом рынке почти не имеют конкурентов, производящих листовые машины глубокой печати для создания упаковки премиального класса.

Т. Климова особо отметила рентабельность производства на малых и средних тиражах при изготовлении люксовой упаковки: при использовании специализированных материалов на машинах MOOG себестоимость конечного продукта вырастает незначительно - на 8-15%, при этом цена для покупателей увеличивается в три раза.

Докладчики представили интересное исследование Ассоциации глубокой печати о том, как рынок глубокой печати зависит от региона.

Например, в Японии упаковка - целое искусство, Азия любит серебро, золото, перламутровые лаки и т.п., обе эти страны славятся скрупулезным подходом к упаковке. Именно поэтому здесь силен сегмент глубокой печати. В Северной и Южной Америке ее гораздо меньше, так как упаковка производится более массово, однако, как заметили представители компании, в последнее время и здесь можно наблюдать оживление. Что касается Европы, то рынок здесь разделился поровну - по 50% на глубокую и флексо печать.

О преимуществах офсетной ультрафиолетовой печати рассказал Жан-Филиппа Фурнье, компания IST METZ. К таким преимуществам он отнес высокую скорость печати, возможность моментально приступать к постпечатной обработке, возможность печати на невпитывающих поверхностях. Описав технологические процессы, Ж. -Ф. Фурнье более подробно остановился на экономическом аспекте вопроса. Как правило, в переходе от традиционной печати к УФ-технологиям руководителей компаний пугает высокая стоимость расходных материалов. Докладчиком была приведена таблица расчетов: несмотря на то, что краски для УФ-печати в среднем стоят на 200% дороже обычных, на практике дополнительные расходы в случае с обычной печатью и более низкий расход УФ-красок (на 25%) полностью снимают вопрос разницы стоимости.

«Наличие УФ-технологий на производстве повысит конкурентоспособность любой компании, так как она будет соответствовать всем требованиям современного рынка», - заявляет Фурнье. Докладчик обозначил важный фактор - с точки зрения воздействия на окружающую среду УФ-технологии более безвредны: в красках отсутствуют растворители, а в печатном процессе не используется порошок.

Представители компании Leonard Kurz Рольф Шмидтке и Елена Лисиченко не просто рассказали, но и наглядно показали, чего можно добиться в сфере печати упаковки и этикетки при помощи современных технологий, а именно нанесения фольгирования в цифровом процессе, как добиться 3D эффекта при помощи печати.

Мартин Хемпель, Томас Кунст (компания Kama) представили доклад об оборудовании для перфорирования и клейки.

Презентация «От Индустрии 4.0 к финишной отделке 4.0» была продемонстрирована компанией Muller Martini. Глеб Самойлов , директор по продажам «Мюллер Мартини РУ» рассказал о новой системе автоматизации «Finishing 4.0», а также о новом оборудовании компании - машинах Muller Martini Alegro, Diamant, Ventura, программном обеспечении Connex.

На симпозиуме были представлены самые разные компании, каждая из которых предлагает ряд своих собственных решений для полиграфистов, позволяет справляться с самыми сложными техническими задачами, при этом очевидно, что все участники полиграфического рынка движутся примерно в одном направлении, и вектор задает Индустрия 4.0.