Kuidas 3D-printimisega inimesed võiksid olla ühel päeval võimalikud

Reklaam

3D-printimine on praegu kõik raev; inimesed trükivad masinate osi, kosmoseesitajate kujud Teie järgmine konvendi suveniir? 3D-prinditud ausammas sinust!Naljakate tavade kohaselt skannib Zero Point 3D kosmosemängijad oma süsteemi digitaalsete mudelitena, mida nad saavad seejärel printida erinevates suurustes. Loe rohkem , mudelkodud ja isegi proteesitud käed, mis näevad välja nagu Raudmees. Kuid võib-olla kõige huvitavam asi, mida praegu trükitakse, on inimkude.

Kuidas see töötab? Mida saab printida? Ja kas kunagi saab printida terve inimese? Vaatame, mida tehnoloogia ja teadus ütlevad.

Bioprintimine

Kudede printimise protsessi nimetatakse bioprintimiseks ja selle taga olevad tehnikad on üsna muljetavaldavad.

Esiteks võetakse rakud doonorilt ja sisestatakse kultuuri, mis võimaldab neil paljuneda. Kui piisavalt rakke on kasvatatud, laaditakse need printerikassetti. Siis pannakse nad maha nagu muu 3D-printeris kasutatav materjal Mis on 3D-printimine ja kui täpselt see töötab?Kujutage ette, kui saaksite kolmemõõtmelisi objekte otse oma kodu printerist välja printida. Kui ma olin algkoolis laps, arvasin, et oleks fantastiline, kui saaksin pitsasid välja printida ...

Loe rohkem . Konstruktsioon on ehitatud kihiti, vahelduvate kihtide rakkude ja struktureeriva materjaliga, mis võib olla veepõhine geel või suhkru baasil valmistatud aine (mõnikord kasutatakse kunstlikke tellinguid ka selleks, et tükk oleks õige trükitud).

Pärast koe trükkimist hakkavad rakukihid koos kasvama, sulgedes nendevahelised vahed ja täites soovitud kudede struktuuri. Kui rakud on kokku sulanud ja laagerdunud, on kude laboris katsetamiseks valmis või siirdatud inimesele, tavaliselt inimesele, kes rakke loovutas.

Kudede bioprintimise üheks suureks eeliseks tavalise siirdamisprotsessi ees on see, et kude luuakse rakkudest, mis pärinevad patsiendi kehas, vähendades märkimisväärselt äratõukevõimalusi - seisundit, mis tuleneb sellest, et keha ei tunne siirdatavat pabertaskurätik. See võib põhjustada suuri probleeme ja meditsiiniringkonnad on 3D-printimise võimalustest äratõukereaktsiooni vähendamisel üsna elevil.

Mis on bioprinditud? Selle meetodiga on edukalt loodud veresooned, luud (sh kolju), hingetoru, põied, südameklappid, nahk ja isegi kõrv. Loodi meeskond Hiinas väikesed neerud, mis töötasid neli kuud. Kuid teadlased on oma vaatamisväärsused palju kõrgemale seadnud. Mõned teadlased on hakanud maksukoe välja printima, ehkki terve maksa printimine võtab hinnanguliselt kuni kümme päeva.

Ja üks rühm tegeleb isegi inimese südame 3D printimisega.

Tänapäeva bioprinditehnika serv

Louisville'i ülikoolis asuv ja rakubioloog dr Stuart Williamsi juhitav meeskond väidab, et “bioloogiline” süda oleks loodusliku ja kunstlikke materjale ja tõenäoliselt kasutataks siirdamiseks südamepuudulikkuse all kannatavatele inimestele, kes ei kandideeri traditsioonilistele tehissüdadele, näiteks lapsed.

Ta ennustab, et tema meeskond suudab kolme kuni viie aasta jooksul kogu südame kokku panna ja inimkatsed võivad alata kümne aasta jooksul.

Kui mõtlete lennuki ehitamisele, siis peate tegema üksikud osad ja siis kokku panema. Me teeme täpselt sama asja bioloogilise südamega.
-Dr. Stuart Williams

Meeskond on võtnud eesmärgiks seitsmepäevase akna, alates sellest, kui meditsiinimeeskond kordab patsiendilt 50 CC rasva (umbes kahe golfipalli suurus) kuni südame trükkimiseni. Ainult seitse päeva täiesti uue südame loomiseks. Teoreetiliselt kasutatakse seda südant siis kõigi kunstlike vahendite asendamiseks, mida praegu kasutatakse patsiendi südame hoidmiseks.

Tulevik

Nii et kui me suudame printida luid, veresooni, organeid ja nahka, kas pole mõtet, et järgmine asi, millele mõelda, on täisinimese printimine? See kõlab nagu ulme, kuid nagu nägime, ulme ja reaalsus ei erine tavaliselt nii palju, kui me eeldame Bioonilised inimesed: Exoskeletoni tehnoloogia määratleb piirid uuestiExoskeletoni uuringuid on tehtud juba üle sajandi, mille tulemuseks on mitmed elujõulised prototüübid. Üllataval kombel keskenduvad nad vähem aga inimese ülijõududele ja rohkem vastupidavuse ja elukvaliteedi parandamisele. Loe rohkem vahel. Peatage mõneks minutiks oma uskmatus ja alustagem mõttekatset.

Inimese 3D-printimine, kui see on üldse võimalik, on veel kaugel. Maksa ja südame printimine on üks asi, kogu keha printimine aga hoopis teine. Kui 50 südame CC-st piisab enamiku südame veresoonte printimiseks, on inimesel tohutult palju materjali keha, mis tähendab, et me mitte ainult ei peaks leidma viisi, kuidas piisavalt materjali kasvatada, vaid meil oleks ka raske seda kõike kaardistada õigesti.

Vaadake kiirelt läbi ükskõik millise anatoomiaõpiku ja näete, et seal on tuhandeid pisikesi tükke, mis sobivad hästi toimivaks inimkehaks.

Kui kaugele on arvutimudeli modelleerimine jõudnud, pole siiski raske ette kujutada, et suudame lõpuks kogu inimkeha kaardistada. Oleme kaardistanud kogu inimese genoomi, leidnud viise, kuidas kasutada lasereid inimeste 3D-piltide skannimiseks, ja arendame pidevalt uut meditsiinitehnikat. Oleme isegi aju osasid täielikult simuleerinud. Ja see viib meid suurema teema juurde.

Ajuga võrreldes on ülejäänud keha lapsemäng. Keskmise inimese ajus on 100 miljardit neuroni ja 100 triljonit sünapsit. See, et suudate printida paljud neuronid, ühendades need kõik õigesti, on ülimalt keeruline. Me ei saa väidetavalt isegi aru mis teadvus on Mõtlemismasinad: mida neuroteadus ja tehisintellekt võivad meile teadvuse õpetamiseksKas kunstlikult intelligentsete masinate ja tarkvara ehitamine võib õpetada meile teadvuse toimimist ja inimmõistuse laadi? Loe rohkem .

Arstid on printinud aju koopia, mis aitab neil operatsiooniks valmistuda, ja suure trüki neuroni mudelis, kuid tegelikult jõuab selle detailsuse tasemeni jõudmine kaugelt kaugemale kui me kunagi varem oleme tehtud.

Muidugi võiksite aju lihtsalt asendada arvutiga, kuid peate ikkagi närvisüsteemi välja printima, mis oleks ka väljakutsuv, eriti kui tegemist on nägemisnärvide taolisega, mille toimimiseks peavad ideaalsed tööd olema kasutada.

Kas seda saab teha?

3D-printimine 5 hämmastavat 3D-printimise rakendust, mida peate uskumaMida teeksite 3D-printeriga? Kui neid rakendusi arendavatel inimestel on selle kohta midagi öelda, võite olla üllatunud. Loe rohkem kui see kunagi juhtub, juhtub inimene tõenäoliselt kaugel tulevikus - palju kaugemal, kui selle artikli lugejad tõenäoliselt näevad.

See nõuab tohutult biotehnoloogilisi edusamme ja radikaalseid muutusi selles, kuidas mõtleme nii tehnoloogiale kui ka inimkehale. Kas seda saab teha? Ma kõhklen öeldes “ei”, sest meie ümber on näiteid asjadest, mida keegi kunagi ütles, et ei saaks teha. 3D-printimine ise oli ulme Ultimate 3D-printimise juhend algajatele3D-printimine pidi olema uus "Tööstuslik revolutsioon". See pole veel maailma üle võtnud, kuid ma olen siin, et rääkida teile kõike, mida peate alustamiseks teadma. Loe rohkem alles hiljuti. Kui inimkonnast on teada üks asi, siis üllatame end pidevalt.

Mida sa arvad? Kas näeme kunagi 3D-prinditud inimkeha? Mis kasutusi see võiks teenida? Kas peaksime isegi inimelundeid printima (mitte kõik ei arva nii)? Jagage oma mõtteid allpool!

Pildikrediidid: 3D-printer Shutterstocki kaudu, Inimese südame virtuaalne pilt kardiogrammiga, inimese luustik tagant ja eestvaates - inimese luude ja lihastesüsteemi anatoomia didaktiline laud Shutterstocki kaudu.