Jak druk 3D może być możliwy pewnego dnia

Drukowanie 3D jest teraz modne; ludzie są częściami maszyn drukarskich, posągi cosplayerów Twoja kolejna pamiątka po konwencji? Wydrukowana przez Ciebie statua 3D! Twoja następna pamiątkowa konwencja? Wydrukowana przez Ciebie statua 3D! Na geekowych konwencjach Zero Point 3D skanuje cosplayerów do swojego systemu jako modele cyfrowe, które mogą następnie drukować w różnych rozmiarach. , modeluj domy, a nawet protetyczne ręce, które wyglądają jak ręce Iron Mana. Ale być może najbardziej interesującą rzeczą, która jest obecnie drukowana, jest tkanka ludzka.

Jak to działa? Co można wydrukować? I czy kiedykolwiek będzie w stanie wydrukować pełnego człowieka? Zobaczmy, co mają do powiedzenia technologia i nauka.

Bioprinting

Proces drukowania tkanki nazywa się biodrukiem, a zastosowane techniki są imponujące.

Po pierwsze, komórki są pobierane od dawcy i wprowadzane do kultury, która pozwala im się namnażać. Po wyhodowaniu wystarczającej liczby komórek są one ładowane do kasety drukarki. Następnie są one układane jak każdy inny materiał używany w drukarce 3D Co to jest druk 3D i jak dokładnie to działa? Co to jest druk 3D i jak dokładnie działa? Wyobraź sobie, że możesz wydrukować trójwymiarowe obiekty prosto z drukarki w domu. Kiedy byłem dzieckiem w szkole podstawowej, pomyślałem, że byłoby wspaniale, gdybym mógł wydrukować pizze… Struktura jest budowana warstwa po warstwie, z naprzemiennymi warstwami komórek i materiałem strukturyzującym, którym może być żel na bazie wody lub substancja na bazie cukru (czasami stosuje się również sztuczne rusztowanie, aby pomóc stworzyć odpowiedni kształt drukowanego elementu ).

Po wydrukowaniu tkanki warstwy komórek zaczynają rosnąć razem, zamykając szczeliny między nimi i wypełniając zamierzoną strukturę tkanki. Po połączeniu komórek i dojrzewaniu tkanka jest gotowa do eksperymentów w laboratorium lub przeszczepienia na człowieka, zwykle osobę, która przekazała komórki w pierwszej kolejności.

Jedną z dużych zalet bioprintowania tkanek w porównaniu ze standardowym procesem przeszczepu jest to, że tkanka jest tworzona z komórek z ciała pacjenta, co znacznie zmniejsza szanse na odrzucenie, stan, który wynika z tego, że ciało nie rozpoznaje wszczepionej tkanki. Może to powodować poważne problemy, a społeczność medyczna jest bardzo podekscytowana potencjałem druku 3D w zmniejszaniu częstości odrzucania.

Więc co zostało wydrukowane? Za pomocą tej metody udało się stworzyć naczynia krwionośne, kości (w tym czaszkę), tchawicę, pęcherze, zastawki serca, skórę, a nawet ucho. Zespół w Chinach stworzył małe nerki, które pracowały przez cztery miesiące. Ale naukowcy postawili swoje cele znacznie wyżej. Niektórzy badacze zaczęli drukować tkankę wątroby, chociaż szacuje się, że wydruk całej wątroby może potrwać nawet dziesięć dni.

Jedna grupa pracuje nawet nad drukiem 3D ludzkiego serca.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Zespół z Uniwersytetu w Louisville i kierowany przez biologa komórkowego dr Stuarta Williamsa twierdzi, że “biologiczny” serce byłoby kombinacją naturalnych i sztucznych materiałów i prawdopodobnie byłoby wykorzystywane do przeszczepu u osób cierpiących na niewydolność serca, które nie są kandydatami na tradycyjne sztuczne serca, takie jak dzieci.

Przewiduje, że jego zespół będzie w stanie zebrać całe serce za trzy do pięciu lat i że próby na ludziach mogą rozpocząć się w ciągu dekady.

Jeśli myślisz o budowie samolotu, to budujesz poszczególne części, a następnie montujesz. Robimy dokładnie to samo z bioficjalnym sercem.
-Dr Stuart Williams

Zespół dąży do siedmiodniowego okresu od momentu zebrania przez zespół medyczny 50 CC tłuszczu od pacjenta (około dwóch piłek golfowych) do momentu wydrukowania serca. Tylko siedem dni, aby stworzyć zupełnie nowe serce. Teoretycznie serce to zostanie następnie wykorzystane do zastąpienia wszelkich sztucznych środków, które są obecnie używane do podtrzymywania pracy serca pacjenta.

Przyszłość

Więc jeśli możemy wydrukować kości, naczynia krwionośne, narządy i skórę, czy nie ma sensu, aby następną rzeczą do przemyślenia było wydrukowanie pełnej istoty ludzkiej? Brzmi jak science fiction, ale, jak widzieliśmy, science fiction i rzeczywistość nie różnią się tak bardzo, jak się spodziewamy Bionic Humans: Technologia Exoskeleton redefiniuje granice Bionic Humans: Exoskeleton Technologia redefiniuje granice Badania egzoszkieletów trwają od ponad wiek, w wyniku którego powstało wiele wykonalnych prototypów. Co zaskakujące, mniej koncentrują się na nadludzkiej sile, a bardziej na poprawie wytrzymałości i jakości życia. czasami. Zawieś swoje niedowierzanie na kilka minut i podejmijmy eksperyment myślowy.

Drukowanie 3D człowieka, o ile to w ogóle możliwe, jest jeszcze daleko. Drukowanie wątroby i serca to jedno, ale drukowanie całego ciała to coś zupełnie innego. Podczas gdy 50 CC tłuszczu wystarczy do wydrukowania większości naczyń krwionośnych serca, w ludzkim ciele znajduje się ogromna ilość materiału, co oznacza, że ​​nie tylko musimy znaleźć sposób na wyhodowanie wystarczającej ilości materiału, ale także również ciężko mapuje to wszystko poprawnie.

Rzuć okiem na dowolny podręcznik anatomii, a zobaczysz, że istnieją tysiące drobnych elementów, które idealnie pasują do siebie w prawidłowo funkcjonującym ludzkim ciele.

Jak daleko zaszło modelowanie komputerowe, nietrudno wyobrazić sobie, że w końcu będziemy w stanie zmapować całe ludzkie ciało. Odwzorowaliśmy cały ludzki genom, znaleźliśmy sposoby używania laserów do skanowania obrazów 3D ludzi i cały czas rozwijamy nowe technologie medyczne. Nawet w pełni symulowaliśmy części mózgu. I to prowadzi nas do większego problemu.

W porównaniu z mózgiem reszta ciała jest dziecinnie prosta. W przeciętnym ludzkim mózgu jest 100 miliardów neuronów i 100 bilionów synaps. Możliwość wydrukowania, że ​​wiele neuronów, a tym bardziej połączenia ich wszystkich we właściwy sposób, będzie niezwykle trudna. Prawdopodobnie nawet nie rozumiemy, czym jest świadomość Myślące maszyny: czego neuronauka i sztuczna inteligencja mogą nas nauczyć o świadomości Myślące maszyny: czego neuronauka i sztuczna inteligencja mogą nas nauczyć o świadomości Czy budowanie sztucznie inteligentnych maszyn i oprogramowania może nas nauczyć o funkcjonowaniu świadomości oraz naturę samego ludzkiego umysłu? .

Lekarze wydrukowali replikę mózgu, aby pomóc im przygotować się do operacji, i wydrukowali duży model neuronu, ale w rzeczywistości osiągnięcie tego poziomu szczegółów znacznie wykracza poza wszystko, co kiedykolwiek zrobiliśmy.

Oczywiście możesz potencjalnie po prostu zastąpić mózg komputerem, ale nadal będziesz musiał wydrukować układ nerwowy, co również byłoby trudne, szczególnie jeśli chodzi o coś takiego jak nerwy wzrokowe, które muszą działać idealnie, aby być jakikolwiek użytek.

Czy można to zrobić?

Drukowanie 3D 5 niesamowitych aplikacji do drukowania 3D, które musisz zobaczyć, aby uwierzyć 5 niesamowitych aplikacji do drukowania 3D, które musisz zobaczyć, aby uwierzyć Co byś zrobił z drukarką 3D? Jeśli osoby opracowujące te aplikacje mają coś do powiedzenia na ten temat, możesz być zaskoczony. istota ludzka, jeśli to się kiedykolwiek wydarzy, prawdopodobnie wydarzy się daleko w przyszłości - znacznie dalej niż czytelnicy tego artykułu.

Będzie to wymagało ogromnego postępu biotechnologicznego i radykalnych zmian w naszym myśleniu zarówno o technologii, jak i ludzkim ciele. Czy da się to zrobić? Waham się powiedzieć “Nie,” ponieważ istnieją wokół nas przykłady rzeczy, których ktoś kiedyś powiedział, że nie można tego zrobić. Sam druk 3D był science fiction Druk 3D - mit science fiction czy rzeczywistość? Druk 3D - mit science fiction czy rzeczywistość? Podstawa science fiction od początku gatunku, pomysł tworzenia własnych obiektów w domu jest, co zrozumiałe, dość fascynujący. Kto nie marzył o posiadaniu własnego replikatora, który tworzy pliki cookie… do niedawna. Jeśli wiemy coś o ludzkości, to ciągle się zaskakujemy.

Co myślisz? Czy kiedykolwiek zobaczymy ludzkie ciało wydrukowane w 3D? Jakie zastosowania może to służyć? Czy powinniśmy nawet drukować ludzkie narządy (nie wszyscy tak myślą)? Podziel się swoimi przemyśleniami poniżej!

Prawa autorskie do zdjęć: drukarka 3d Via Shutterstock, wirtualny obraz ludzkiego serca z kardiogramem, szkielet człowieka z widoku tylnego i przedniego - tablica dydaktyczna anatomii ludzkiego układu kostnego i mięśni poprzez Shutterstock.