Все, что вам нужно знать о 3D-печати человеческих органов .

Все, что вам нужно знать о 3D-печати человеческих органов . 3d печать
3д принтер органов является

Все, что вам нужно знать о 3D-печати человеческих органов

Современные 3D-принтеры могут производить шоколад, делать обувь и автомобили и даже летать в космос. Но многие ученые работают над тем, чтобы эта технология не осталась просто хобби. Сейчас наука полностью инвестирует в развитие 3D-принтеров, которым предлагается спасать человеческих жизнь, потому что они учатся печатать, человеческие органы . Представьте себе, что вы можете производить органы И вам не придется ждать в длинном списке ожидания трансплантации. Сотни тысяч пациентов по всему миру все еще ждут доноров. органы . Но только десятки тысяч могут ждать, потому что существует невероятно большая нехватка органы потому что существует очень большая нехватка доноров. Что же будет с остальными? К сожалению, вы, возможно, уже знаете ответ.

3D-печать

Здоровые, функциональные компоненты, из которых создаются машины, способные генерировать «запчасти», значительно сократили бы список ожидания. К сожалению, современная наука пока находится на ранних стадиях развития этой технологии. В конце концов, печать человеческих органов гораздо сложнее, чем печать пластиковых игрушек.

Портал Engadget подготовил статью, в которой попытался как можно лучше объяснить, что представляет собой технология 3D-печати. органов И потому она так важна для эволюции медицины, и потому выходит на новый, поистине уникальный уровень.

Что это такое?

3D-печатные органы

Ученых давно увлекает идея выращивания в лаборатории. органов В лабораторных условиях это важное открытие и достижение в исследовательской науке было сделано только в конце 1990-х годов, когда всеобщее внимание было привлечено к резервированию живых организмов во второй половине прошлого века, и, как пишет Engadget, в Институте регенеративной медицины Уэйк Форест Ученые создали напечатанные в трех измерениях синтетические структурные элементы, необходимые для разработки, потому что именно это в первую очередь привело идею в движение. человеческих Мочевой пузырь. Как отмечает источник, на самом деле эти ученые не печатали мочевой пузырь. Это произошло только в начале 2000-х годов, когда Томас Борад из Университета Клемсона начал модифицировать обычные чернильные принтеры, позволяя им создавать трехмерные объекты с помощью органических чернил.

В 2010 году в мире появилась одна из первых компаний, занимающихся биопечатью. Это была компания Organovo. На сегодняшний день Organovo научилась печатать образцы живых тканей человеческой Компания тестирует новые лекарства на печени и использует ее для проведения новых исследований. Компания надеется, что в ближайшем будущем ей удастся создать полностью функциональную печень. Для достижения этой цели была проделана огромная работа, но компания пока не готова сделать последний рывок.

Как это работает?

3D-печатная клетка

Однако существует большая разница в сложности процесса печати. органов При печати обычных пластиковых предметов эти два процесса очень похожи. В обоих случаях используются специальные картриджи и печатающие головки, которые активируют чернила (или биологический материал) и укладывают матрас на платформу. Однако между обеими системами есть и принципиальные различия.

  • Мы все знаем большинство из них. органов Однако для того, чтобы они были репрезентативными, ученые должны сначала провести компьютерную томографию или магнитно-резонансную томографию каждого пациента в отдельности. Затем полученные данные обрабатываются компьютером для создания модели. Она служит указанием того, где и как следует наносить ячейки слоя на матрас.
  • Вместо пластика ПВХ или металла BioStroke просит человеческие клетки того органа производится. Эти ячейки используются с помощью специального клея, который позволяет создать цельную конструкцию. Помимо использования любой из клеток органов Биологи также могут использовать стволовые клетки, промышленные материалы (например, альгинатные полимеры, которые ранее использовались для производства ткани аортального клапана) и другие вещества, не отторгаемые организмом. человеческим из ткани. Например, в 2012 году на трехмерном принтере была создана титановая челюсть и успешно имплантирована 83-летней женщине. А с 2013 года в США живет человек с напечатанным на трехмерном принтере черепом.
  • После того как ученые напечатали образец, его необходимо поместить в специальные условия инкубации, чтобы клетки разделились и начали сотрудничать. органов .

И эта последняя часть процесса во многом объясняет, почему мы до сих пор не видим машин, производящих их в больницах. человеческие органы на замену.

В чем же проблема?

По словам доктора Энтони Аталы (руководителя группы ученых из Уэйк-Форест, занимающихся производством мочевого пузыря), проблема существует одновременно по многим направлениям. Первый аспект — это сложность в поиске материалов, которые можно использовать для производства частей тела и выращивания их должным образом вне организма. Вы не можете взять недавно напечатанный материал и пришить его к человеку. орган Как я уже говорил выше, это реальная вещь. органы — Это невероятно сложные механизмы. И если вы создаете клетки с печатными копиями этих клеток органов деления, это еще не значит, что эти клетки функционируют так, как должны. Промышленник из Корнельского университета Ход Липсон прокомментировал этот вопрос, сказав.

Конечно, просто соедините клетки сердечной ткани должным образом, в нужном Соединить клетки сердечной ткани вместе, но где та кнопка, которая их активирует? Сама магия находится в процессе печати».

Липсон также отметил, что программного обеспечения, достаточно мощного для создания наиболее полной и точной модели, пока не существует. органов Он добавляет, что «программное обеспечение еще не достаточно мощное, чтобы создать наиболее полную и точную модель». И действительно, этот этап является самым важным, прежде чем ученые смогут перейти непосредственно к реальной печати.

Помимо трудностей, связанных с созданием 3D-печати, органов ученые столкнулись с проблемой дублирования кровеносных сосудов, поскольку клетки вели себя как настоящие. Инструменты. нужны Органы нуждаются в артериях, венах и капиллярах для перекачки крови и доставки питательных веществ, которые поддерживают жизнь и здоровье органов. Однако из-за их длины, толщины и формы все это очень сложно напечатать.

Но никто не говорит, что ученые не пытаются решить эту проблему. Например, в июне этого года исследовательская группа из Университета Бригама Янга использовала линейный полисахарид агарозу для создания модели кровеносного сосуда. Ученые из Института Фраунгофера также работают в этом направлении с 2011 года. Профессор Дженнифер Льюис из Гарвардского университета занимается проблемой уплотнений. органов Там у них уже есть специальные пути для движения крови и питательных веществ.

Будущее 3D-печати органов

3D-печатный орган

Наука постоянно занимается этими вопросами, но пока не достигла даже частичного успеха в печати. органов Частичного, то есть большинство результатов. органов Оказалось, что они не работают или живут всего несколько дней. Например, сама компания Organovo выпустила миниатюру человеческую Эта печень могла функционировать так же хорошо, как и настоящая, за исключением одной проблемы: она не функционировала более 40 дней. Или вспомним ученых из Университета Луисвилля, которые в апреле этого года успешно напечатали сердечные клапаны и крошечные вены. Ученые надеются в один прекрасный день создать полностью функционирующее сердце. Не будем забывать и о биоинженерах из Корнельского университета, которые создали искусственные и специализированные уши из живых клеток. человеческое Уши из живых клеток и специальных гелей.

По словам Аталы, около 90 % пациентов находятся в листе ожидания трансплантации. органов Очередь в ожидании новой почки. Возможно, эта неприятная статистика придала китайским ученым дополнительную мотивацию и смелость для разработки маленькой напечатанной почки, но, к сожалению, почки хватает всего на четыре месяца жизни и функционирования. Атала также изучает возможности печати почки на 3D-принтере; в одном из своих недавних публичных выступлений на конференции TED Medicine and Technology Conference он даже показал неработающую модель, которая воспроизводит это. органа (это можно увидеть на видео ниже).

В той же презентации г-н Аталла поделился историей хирургической процедуры, в ходе которой в мочевой пузырь вживляется выращенный в лаборатории имплантат. Он говорил о будущем медицины, когда специальные сканеры будут исследовать глубину и сложность повреждений и печатать новую ткань прямо на пациенте. Но мы живем, чтобы увидеть будущее, в котором нет недостатка в молодых людях. органов Любой, кому нужны знания о биопечати тканей, может их приобрести. и органов Она должна быть установлена в медицинских школах, колледжах, исследовательских институтах и университетах.

Оцените статью