Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe

Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe 3d печать
3d печать органов в медицине

3D-принтер: можно ли распечатать сердце?

Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe

Мы живем в очень интересное время. Идеи, которые кажутся научной фантастикой, воплощаются в жизнь прямо на наших глазах. Одно из чудес, которое стремительно переходит из разряда высоких технологий в разряд бытовых, — 3D-печать. И если это ее идея. распечатки Возможность печатать живые изображения незначительных кирпичей, деталей оружия и даже целых домов уже не является чем-то необычным. человеческий орган Это то, что взорвет ваш мозг, и MedAboutMe призывает читателей присоединиться к нам и восхититься достижениями человечества в этой области».

Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe

14 удивительных преимуществ сливочного масла для тела

Глубоко увлажняет, питает и разглаживает морщины в долгосрочной перспективе. Для чего нужны баттеры для тела?

3D-принтер и биопринтинг

3D-принтеры и BioExput.

3D-печать (ламинатное формование) — это процесс создания трехмерных объектов на основе цифровых моделей, полученных с помощью 3D-сканирования.

Первые сообщения о 3D-принтерах появились в конце 1970-х и в 1980-х годах. Огромное, громоздкое оборудование было очень дорогим и способным создавать минимальные изделия. Однако в 1986 году американец Чарльз Халл запатентовал метод стереолитографии, при котором фотополимерный материал наносится слой за слоем для получения твердых трехмерных физических объектов. Он же представил первый в мире станок для лазерной 3D-печати, который позволял жидкому фотополимеру застывать под ультрафиолетовым светом, формируя контуры модели слой за слоем. Затем, в 1993 году, американские студенты Джим Бреде и Тим Андерсон модифицировали обычный струйный принтер для «печати» 3D-изображений. Струйная печать стала основой для современной 3D-печати.

За прошедшие 30 лет многое изменилось. Сейчас существуют десятки технологий 3D-печати. Однако принцип нанесения материалов слой за слоем остался прежним. И это приводит к ряду ограничений. При традиционной печати используются различные полимеры. А сам процесс называется » распечатки ‘ называется 3D-печатью. Но в биопечати ученые используют живые клетки, и процесс называется 3D-биопечатью.

Именно здесь и возникает ограничение при послойном создании 3D-объектов: толщина твердого живого слоя, напечатанного на 3D-принтере, не может превышать 200 мкм, то есть 0,2 мм. Без питания клетки быстро погибнут. Ученые частично обошли эту проблему, наслоив ткань на каркас — сначала сахарную трубку, а затем полимерный биогель. Затем каркас растворяется, и при пересадке в живое тело на его месте вырастают кровеносные сосуды.

Еще один важный аспект заключается в том, что при биопринтинге в качестве материала могут использоваться клетки определенных тканей (например, клетки печени) или стволовые клетки, которые трансформируются в различные ткани в зависимости от условий, в которые они помещаются. При использовании собственных клеток пациента, то можно удается избежать самой сложной проблемы трансплантации — отторжения чужеродной ткани иммунной системой человека-реципиента, в организм которого помещается имплантат. И в этом случае пациенту не придется принимать большие дозы лекарств, которые подавляют иммунную систему и вызывают множество побочных эффектов.

3D-принтер в медицине

3D-принтеры в медицине.

Биопринтеры позволяют решать задачи для медицинских работников разного уровня. Например, можно печатать таблетки и изменять их пористость и форму, чтобы замедлить или ускорить всасывание лекарств.

Врачи используют 3D-печать для визуализации объектов, на которых планируются сложные хирургические операции. Благодаря новейшим технологиям сканирования хирурги имеют в своем распоряжении реализованную модель и могут проверять правильность своих решений на ее основе.

3D-печать — это способ изготовить идеальные зубные протезы без необходимости дополнительной настройки. Кроме того, установка 3D-принтера позволяет добиться неоднородности и усиления материала протеза в определенных областях.

Использование 3D-принтера можно Реальные объекты печатаются и вставляются в тело пациента. Прежде всего, это кости и их отдельные фрагменты; 3D-печать используется в стоматологии с 1993 года для создания челюстей и их отдельных частей. В Китае были успешно напечатаны и имплантированы подвздошная кость, лопатка, ключица и даже позвонки. Американская компания Oxford Performance Materials в 2013 году сообщила, что имплантат заменил важную часть черепа (75 % от общего объема). Объект был собран из 23 деталей, напечатанных на 3D-принтере по результатам сканирования, с учетом всех индивидуальных особенностей и деталей повреждения черепа пациента.

Технологии развиваются на наших глазах. Раньше для изготовления протезов использовался титановый порошок (титан — самый инертный металл в медицине и имеет самый низкий риск отторжения). Однако сейчас разрабатываются новые материалы. В протезах, которые вставляются в тело пациента, в материале оставляются специальные микропустоты, в которые после операции имплантируются собственные костные клетки пациента. Это снижает риск отторжения тканей и ускоряет процесс заживления. Лима и Адлер используют эту технологию для имплантатов тазобедренного сустава.

От тканей к органам

От тканей к органам

Целый сектор 3D-биопрогнозирования — это печать скелетных структур, покрытых слоем стволовых клеток пациента в лаборатории, с последующей имплантацией в организм больного. Американцы уже сообщили о 100 вмешательствах с использованием межпозвоночных дисков, напечатанных на принтерах и покрытых стволовыми клетками пациента. Разрабатываются методы подобной «трансплантации», например, щитовидной железы.

Трехмерная биологизация позволяет создавать объекты из живых тканей путем введения в них дополнительных небиологических компонентов. Например, в ходе экспериментов удалось получить бионические уши из живых клеток, на которых была сконструирована индуктивная антенна. Пока это только оригинальный вариант, но не очень далекий от практики.

И наконец, самое интересное и захватывающее: биоэст. органов . Почему можно Можно напечатать целый дом, но так ли сложно получить функциональную печень, почку или сердце?

Органы — это не просто однородные слои ткани, а сложные системы, объединяющие различные ткани, отдельные клетки и структуры, пронизанные кровеносными и другими сосудами и нервами, которые делают их орган работает как Части тканей. Почка, печень. это органы Над их созданием трудились миллионы лет. Воспроизвести их как единое целое не так-то просто.

В 2013 году ученые использовали в качестве сырья клетки печени. Им удалось напечатать ткань печени. Но, как Как уже говорилось выше, основной проблемой получения достаточного количества живой ткани заданной конфигурации является ее линька и навигация.

Частично эта проблема решается на техническом уровне с разработкой программ, позволяющих в лабораторных условиях собирать и разрабатывать сложные структуры на основе различных типов 3D-каркасов и клеток, взятых у пациентов. Кроме того, ученые рассматривают возможность печати органов в условиях отсутствия гравитации, что облегчает создание трехмерных структур.

Несмотря на трудности, первые шаги уже сделаны.

Щитовидная железа – первая трехмерная «ласточка»

В феврале 2016 года российские исследователи на частном семинаре «3D Bioprinting Solutions» заявили, что им удалось напечатать на трехмерном принтере. орган мышей и успешно имплантировать их. Это… органом была щитовидная железа.

Этот эксперимент начался в марте 2015 года. У животных их родные щитовидные железы ранее были разрушены радиоактивным йодом. На сегодняшний день. можно Компоненты были успешно переправлены и их функция доказана. Они находятся в щитовидной железе мышей. распечатана Первый российский биоэстратор «Фабион». На следующем этапе ученые намерены перейти к распечатать щитовидной железе человека.

В этом случае, правда, не стоит представлять себе классическую железу бабочки, в какой форме мы находимся. орган Мы рождаемся. Здесь, скорее всего, речь идет об объемном образовании клеток, выполняющих функцию щитовидной железы. Главное, чтобы эти клетки правильно вырабатывали гормоны, заменяя недостающие орган .

Исследователи также пообещали, что в ближайшие 15 лет будет налажено производство и продажа таких биокатов. До этого времени, по их мнению, они могут можно Они могут печатать другие органы почки и печень. Это позволит решить сразу две проблемы. органов Трансплантация и высокая стоимость процесса. И это будет самый серьезный шаг в области трансплантации за всю ее историю.

Выводы

Таким образом, за трехмерной биоинженерией — будущее. Каковы преимущества и какие минусы сегодня этой технологии с медицинской точки зрения?

  • Максимальное соблюдение индивидуальных особенностей трансплантата,
  • Скорость создания,
  • Возможность изменять массу тела и структуру трансплантата за счет изменения пористости материала,
  • Снижение риска отторжения имплантата,
  • Сокращение использования иммуносупрессивной терапии, которая негативно влияет на состояние пациента,
  • возможность получения искусственного трансплантата, а не донорского.
  • высокая стоимость как самого трехмерного принтера и материалов для него. Но все относительно: стоимость трансплантации органов доноров становится еще дороже. Кроме того, технологии дешевеют с каждым годом.
  • Недоступность технологии для широких слоев населения. Это тоже временная проблема. Рано или поздно трехмерная биологизация станет привычным процессом и в российских больницах.

Читайте также.

Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe

14 удивительных преимуществ сливочного масла для тела

Глубоко увлажняет, питает и разглаживает морщины в долгосрочной перспективе. Для чего нужны баттеры для тела?

Какие человеческие органы можно уже сегодня распечатать на 3D-принтере | MedAboutMe

Секрет сияющей кожи: ультразвуковая чистка лица.

Ультразвуковая чистка лица и ее преимущества. Как проводить ультразвуковую чистку лица, и каких результатов от неё можно ждать?

Оцените статью