Jak druk 3D może być możliwy pewnego dnia

Reklama

Drukowanie 3D jest teraz modne; ludzie drukują części maszyn, posągi cosplayerów Twoja następna pamiątkowa konwencja? Statuetka z nadrukiem 3D!Na geekowych konwencjach Zero Point 3D skanuje cosplayerów do swojego systemu jako modele cyfrowe, które mogą następnie drukować w różnych rozmiarach. Czytaj więcej , modeluje 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 wkładu drukarki. Następnie są ułożone jak wszelkie inne materiały użyte w drukarce 3D 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 ... Czytaj więcej . 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 sztuczne rusztowanie jest również używane, aby pomóc stworzyć właściwy kształt elementu) wydrukowano).

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 do przeszczepienia na człowieka, zwykle osobę, która przekazała komórki w pierwszej kolejności.

Jedną z dużych zalet tkanek biodrukowych w porównaniu ze standardowym procesem przeszczepu jest to, że tkanka jest tworzona z komórek z ciało pacjenta, co znacznie zmniejsza ryzyko odrzucenia, stan wynikający z nierozpoznania wszczepionego ciała tkanka. Może to powodować poważne problemy, a społeczność medyczna jest bardzo podekscytowana potencjałem druku 3D w zmniejszaniu częstości odrzucania.

Więc co zostało zadrukowane biologicznie? Dzięki tej metodzie udało się stworzyć naczynia krwionośne, kości (w tym czaszkę), tchawicę, pęcherze, zastawki serca, skórę, a nawet ucho. Utworzono zespół w Chinach 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 „biologiczne” serce stanowiłoby połączenie naturalnego i sztuczne materiały i prawdopodobnie byłyby stosowane do przeszczepów 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 (mniej więcej wielkości dwóch piłek golfowych) do momentu wydrukowania serca. Tylko siedem dni, aby stworzyć zupełnie nowe serce. Teoretycznie serce to zostanie następnie użyte w celu zastąpienia wszelkich sztucznych środków, które są obecnie używane do podtrzymywania pracy serca pacjenta.

Przyszłość

Jeśli więc możemy wydrukować kości, naczynia krwionośne, narządy i skórę, czy nie ma sensu, aby następną rzeczą, o której należy pomyśleć, jest 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: Exoskeleton Technology redefiniuje graniceBadania egzoszkieletów trwają od ponad wieku, w wyniku czego powstało wiele wykonalnych prototypów. Co zaskakujące, mniej koncentrują się na nadludzkiej sile, a bardziej na poprawie wytrzymałości i jakości życia. Czytaj więcej 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 człowieku jest ogromna ilość materiału ciało, co oznacza, że ​​nie tylko potrzebowalibyśmy znaleźć sposób na wyhodowanie wystarczającej ilości materiału, ale również mielibyśmy trudny czas na jego zmapowanie poprawnie.

Rzuć okiem na dowolny podręcznik do 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 użycia laserów do skanowania obrazów 3D ludzi i cały czas rozwijamy nowe technologie medyczne. Mamy nawet w pełni symulowane 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 świadomościCzy budowanie sztucznie inteligentnych maszyn i oprogramowania może nas nauczyć o funkcjonowaniu świadomości i naturze samego ludzkiego umysłu? Czytaj więcej .

Lekarze wydrukowali replikę mózgu, aby pomóc im przygotować się do operacji, i wydrukowali dużą model neuronu, ale tak naprawdę schodzenie do tego poziomu szczegółowości znacznie wykracza poza wszystko, co kiedykolwiek mieliśmy gotowy.

Oczywiście możesz potencjalnie zastąpić mózg komputerem, ale nadal będziesz musiał wydrukować układ nerwowy, który byłoby również trudne, szczególnie jeśli chodzi o coś takiego jak nerwy wzrokowe, które muszą działać idealnie, aby być jakimkolwiek z nich posługiwać się.

Czy można to zrobić?

drukowanie 3d 5 niesamowitych aplikacji do drukowania 3D, które musisz uwierzyćCo byś zrobił z drukarką 3D? Jeśli osoby opracowujące te aplikacje mają coś do powiedzenia na ten temat, możesz być zaskoczony. Czytaj więcej istota ludzka, jeśli tak się stanie, prawdopodobnie wydarzy się daleko w przyszłości - znacznie dalej, niż czytelnicy tego artykułu prawdopodobnie zobaczą.

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 wokół nas są przykłady rzeczy, których ktoś kiedyś powiedział, że nie można tego zrobić. Sam druk 3D był science fiction Poradnik Ultimate dla początkujących dotyczący drukowania 3DDruk 3D miał być nową „rewolucją przemysłową”. Nie zawładnął jeszcze światem, ale jestem tutaj, aby opowiedzieć ci wszystko, co musisz wiedzieć, aby zacząć. Czytaj więcej do niedawna. Jeśli jest jedna rzecz, którą wiemy o ludzkości, to to, że ciągle siebie 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!

Kredyty obrazkowe: drukarka 3d Via Shutterstock, Wirtualny obraz ludzkiego serca z kardiogramem, ludzki szkielet z widoku tylnego i przedniego - dydaktyczna tablica anatomii ludzkiego układu kostnego i mięśniowego przez Shutterstock.