3D-принтер: можно ли распечатать сердце?

Мы живем в очень интересное время. Идеи, которые кажутся чудесными, реализуются на наших глазах. Такое чудо стремительно переходит из разряда гипертехнологий на бытовой уровень, но является 3D-печать. Идея «и. распечатки ‘Обычный кирпич, деталь оружия или даже целый дом уже не кажутся чем-то из ряда вон выходящим. Возможность напечатать что-то реальное и яркое человеческий орган … Это впечатляющий опыт, и Medaboutme приглашает читателей вместе с нами восхититься достижениями человечества в этой области.

Как правильно выбрать дезодорант?

Как выбрать и использовать дезодорант и чувствовать себя на 100% уверенной в своей привлекательности?

3D-принтер и биопринтинг

Аддитивное производство — это процесс создания трехмерного объекта на основе цифровой модели, полученной в результате трехмерного сканирования.

Первые трехмерные принтеры появились в конце 1970-х и в 1980-х годах. Огромные и крупные конструкции были очень дорогими и делали возможным создание некоторых из них. Однако в 1986 году американец Чарльз Халл запатентовал метод стереолитографии — нанесения слой за слоем фотополимерного материала для получения твердых трехмерных природных объектов. Он также представил первый в мире станок для лазерной 3D УФ-печати. Под воздействием ультрафиолетового света жидкий фотополимер застывает и формирует контуры слоя модели. Затем, в 1993 году, американские студенты Джим Блатт и Тим Андерсон модифицировали традиционный струйный принтер для «печати» 3D-изображений. Струйная печать стала основой для современной 3D-печати.

За последние 30 лет многое изменилось. Сегодня существует 12 различных технологий 3D-печати. Однако принцип нанесения слоя материала на матрас остается неизменным. И это приводит к определенным ограничениям. В традиционной печати используются самые разные полимеры. и процессе». распечатки ‘Это называется 3D-печать. В случае биопрогнозирования ученые используют живые клетки, и процесс называется трехмерной биологизацией.

И вот тут-то в дело вступает матчасть с ограничениями на создание 3D-объектов: толщина непрерывного биологического слоя, напечатанного на 3D-принтере, не должна превышать 200 мкм, то есть 0,2 мм. Без обеспечения питательными веществами клетки быстро погибают. Ученые устранили эту проблему, покрыв ткань строительными лесами. Сначала сахарными трубочками, а затем полимерными биогелями. Затем каркас должен раствориться и вырастить на месте кровеносные сосуды — если его пересадить в живой организм.

Другим важным аспектом является то, что в биопрогнозировании используются клетки конкретных тканей (например, клетки печени) или стволовые клетки. Это означает, что они могут трансформироваться в различные ткани в зависимости от условий, в которые их помещают. И использование собственных клеток пациента, то можно Это позволяет решить самую сложную проблему трансплантации — отторжение инородных тел иммунной системой реципиента, то есть человека, которому пересаживают имплантат. При этом пациенту не приходится принимать большие дозы лекарств, которые подавляют иммунную систему и дают множество побочных эффектов.

3D-принтер в медицине

Bioestrier позволяет медицинским работникам решить эту проблему на многих уровнях. Например, можно печатать таблетки и изменять их форму и пористость, чтобы замедлить или ускорить всасывание лекарств.

Врачи используют 3D-печать для изображения объектов, для которых планируется сложная операция. Современные методы сканирования позволяют хирургу иметь в руках реализованную модель и быть уверенным в правильности своих решений.

3D-печать — это способ создания полноценного протеза, который не требует дополнительной подгонки под пользователя. Кроме того, размещение 3D-принтера позволяет добиться неоднородности предполагаемого материала и его усиления в целевой области.

Использование 3D-принтеров можно Затем принтер печатает реальные объекты, которые должны быть интегрированы в тело пациента. В основном это кости и их отдельные фрагменты. С 1993 года трехмерная печать используется в стоматологии для создания челюсти и ее отдельных частей. В Китае были успешно напечатаны и внедрены тазовая подвздошная кость, лопатка и ключи. Американская компания Oxford Performance Materials заявила, что в 2013 году большая часть черепов (75% от общего объема) была заменена имплантатами. Объекты были собраны из 23 деталей, напечатанных на трехмерном принтере по результатам сканирования, с учетом всех индивидуальных особенностей черепа пациента и особенностей поражения.

Технологии быстро развиваются. Раньше для намерения использовалась титановая пыль (титан — самый инертный металл в медицине, что сводит к минимуму риск отторжения). Однако сейчас на подходе новые материалы. Благодаря намерению быть имплантированными в тело пациента, в материале оставляются специальные микроотверстия, которые после операции заселяются собственными костными клетками пациента. Это снижает риск отторжения тканей и ускоряет процесс заживления.Лима и Адлер используют эту технологию имплантации тазобедренного сустава.

От тканей к органам

Целый сектор 3D-биофьюзинга — это печать каркасных конструкций, которые дублируются в лаборатории слоем стволовых клеток пациента и впоследствии имплантируются ему. Американцы уже сообщили о проведении около 100 операций по имплантации межпозвоночных дисков, напечатанных на принтере и вложенных в стволовые клетки пациента. В настоящее время разрабатываются методы аналогичного «имплантационного» вмешательства, например, в щитовидную железу.

Трехмерное биопрогнозирование позволяет создавать объекты из живых тканей, встраивая в них дополнительные небиологические компоненты. Например, в экспериментах удалось создать бионическое ухо из живой клетки с построенной на ней индуктивной антенной. Это пока только один из оригиналов, но не очень далеко от практики.

Наконец, самое интересное и захватывающее: биоэст. органов . Почему можно Вы печатаете целый дом, но так ли сложно получить функциональную печень, почку или сердце?

Оборудование — это не просто равномерный слой ткани, а сложная система, объединяющая различные ткани, отдельные клетки и структуры, кровеносные сосуды и нервы, которые делают ее орган работает как Единый кусок ткани. Почка, печень … это органы Они обрабатывались в течение миллионов лет. Воссоздать их полностью нелегко.

В 2013 году ученые использовали в качестве сырья клетки печени. Им удалось напечатать ткань печени. Но, как Выше говорилось, что основной проблемой для получения достаточного количества живой ткани, да еще в заданной конфигурации, является ее кровоточивость и вояж.

Эта проблема частично решается на техническом уровне благодаря программным разработкам, которые позволяют собирать и разрабатывать сложные структуры в лаборатории на основе различных типов 3D-каркасов и клеток, взятых у пациентов. Кроме того, ученые рассматривают возможность печати органов в условиях нехватки гравитации, что облегчит создание трехмерных структур.

Несмотря на трудности, первые шаги уже сделаны.

Щитовидная железа – первая трехмерная «ласточка»

В феврале 2016 года российские исследователи из частной мастерской 3D Bioprinting Solutions сообщили, что им удалось напечатать на 3D-принтере орган на мышах и успешно имплантировать. Это органом была щитовидная железа.

Эксперимент начался в марте 2015 года. Сначала животным уничтожали присущую им щитовидную железу с помощью радиоактивного йода. На сегодняшний день можно можно с уверенностью сказать, что конструкция успешно функционирует и ее функция доказана. Щитовидная железа мыши действительно была. распечатана в первом биоэстраторе в Фабионе, Россия. На следующем этапе ученые намерены перейти к распечатать щитовидную железу человека.

Конечно, в этом случае не стоит представлять себе классическую железу бабочки — которая орган дана нам при рождении. Самое главное, что эти клетки вырабатывают гормоны и заменяют ими гормоны щитовидной железы. Самое главное, эти клетки производят гормоны, заменяя ими отсутствующие. орган .

Исследователи также пообещали наладить производство и сбыт таких биокатов в течение ближайших 15 лет. До тех пор они считают, что можно Печать и другие. органы Почки и печень. Таким образом, будут решены сразу две проблемы: нехватка органов и это будет самый серьезный шаг в области трансплантации за всю ее историю.

Выводы

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

• Максимальное соответствие индивидуальным характеристикам трансплантата,
• скорость производства,
• возможность изменять вес тела и структуру имплантата путем изменения качества материала
• Снижение риска отторжения имплантата,
• Снижение количества иммуносупрессивной терапии, воздействующей на пациента,
• возможность получения искусственных трансплантатов, а не донорских.

• высокая стоимость как Сам 3D-принтер и материалы, из которых он изготовлен. Однако все относительно: стоимость операции по пересадке трансплантата органов от доноров еще выше. Кроме того, технология дешевеет с каждым годом.
• Недоступность технологии для широких слоев населения. Это также временная проблема. Рано или поздно трехмерная биологизация станет обычным явлением в российских больницах.