Hoe 3D-printen mensen op een dag mogelijk kunnen zijn

Advertentie

3D-printen is momenteel een ware rage; de mensen drukken machineonderdelen, standbeelden van cosplayers Uw volgende conventie-souvenir? Een 3D-geprint beeld van jou!Op geeky-conventies scant Zero Point 3D cosplayers in hun systeem als digitale modellen die ze vervolgens in verschillende formaten kunnen afdrukken. Lees verder , modelwoningen en zelfs prothetische handen die op Iron Man's lijken. Maar misschien wel het meest interessante dat momenteel wordt gedrukt, is menselijk weefsel.

Hoe werkt het? Wat kan er geprint worden? En ooit een volledig mens kunnen printen? Laten we eens kijken wat de technologie en de wetenschap te zeggen hebben.

Bioprinting

Het proces van het afdrukken van weefsel wordt bioprinting genoemd en de technieken erachter zijn behoorlijk indrukwekkend.

Eerst worden cellen van een donor gehaald en in een cultuur ingebracht waardoor ze zich kunnen vermenigvuldigen. Zodra er voldoende cellen zijn gegroeid, worden ze in een printercartridge geladen. Vervolgens worden ze neergelegd als

elk ander materiaal dat in een 3D-printer wordt gebruikt Wat is 3D-printen en hoe werkt het precies?Stel je voor dat je driedimensionale objecten rechtstreeks vanuit een printer in je huis zou kunnen printen. Toen ik een kind was op de basisschool, vond ik het geweldig als ik pizza's kon uitprinten ... Lees verder . De structuur is laag voor laag opgebouwd, met afwisselend cellagen en een structurerend materiaal, dat een gel op waterbasis kan zijn of een op suiker gebaseerde stof (soms wordt kunstmatige steiger ook gebruikt om de juiste vorm van het stuk wezen te helpen creëren) gedrukt).

Nadat het weefsel is bedrukt, beginnen de cellagen samen te groeien, waardoor de gaten ertussen worden gesloten en de beoogde weefselstructuur wordt opgevuld. Als de cellen eenmaal zijn samengesmolten en gerijpt, is het weefsel klaar voor experimenten in het laboratorium of om te worden getransplanteerd in een mens, meestal de persoon die de cellen in de eerste plaats heeft gedoneerd.

Een van de grote voordelen van bioprinting van weefsels ten opzichte van het standaard transplantatieproces is dat het weefsel wordt gemaakt met cellen uit de lichaam van de patiënt, waardoor de kans op afstoting aanzienlijk wordt verminderd, een aandoening die het gevolg is van het feit dat het lichaam het geïmplanteerde niet herkent zakdoek. Dit kan grote problemen veroorzaken en de medische gemeenschap is behoorlijk enthousiast over het potentieel van 3D-printen om de kans op afstoting te verminderen.

Dus wat is er bioprint? Met deze methode zijn met succes bloedvaten, botten (inclusief een schedel), luchtpijp, blazen, hartkleppen, huid en zelfs een oor gemaakt. Een team in China is ontstaan kleine nieren die vier maanden werkten. Maar wetenschappers hebben hun vizier veel hoger gesteld. Sommige onderzoekers zijn begonnen met het afdrukken van leverweefsel, hoewel het afdrukken van een hele lever nog steeds naar schatting tien dagen duurt.

En één groep werkt zelfs aan 3D-printen van een menselijk hart.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Het team, gevestigd aan de Universiteit van Louisville en geleid door celbioloog Dr. Stuart Williams, zegt dat het 'bioficial' hart een combinatie zou zijn van natuurlijke en kunstmatige materialen, en zou waarschijnlijk worden gebruikt voor transplantatie bij mensen met hartfalen die niet in aanmerking komen voor traditionele kunstmatige harten, zoals kinderen.

Hij voorspelt dat zijn team over drie tot vijf jaar een heel hart zal kunnen samenstellen en dat menselijke proeven binnen tien jaar kunnen beginnen.

Als u overweegt een vliegtuig te bouwen, bouwt u afzonderlijke onderdelen en monteert u vervolgens. We doen precies hetzelfde met het bioficiële hart.
—Dr. Stuart Williams

Het team streeft naar een zevendaagse periode vanaf het moment dat het medische team 50 CCs vet van een patiënt (ongeveer twee golfballen) oogst tot het moment dat het hart wordt gedrukt. Slechts zeven dagen om een ​​geheel nieuw hart te creëren. In theorie zal dit hart dan worden gebruikt ter vervanging van alle kunstmatige middelen die momenteel worden gebruikt om het hart van de patiënt gaande te houden.

De toekomst

Dus als we botten, bloedvaten, organen en huid kunnen printen, is het dan niet logisch dat het volgende om over na te denken het printen van een volledig menselijk wezen is? Het klinkt als sciencefiction, maar zoals we hebben gezien, sciencefiction en realiteit verschillen meestal niet zoveel als we verwachten Bionic Humans: Exoskeleton Technology herdefinieert grenzenExoskeletonderzoek is al meer dan een eeuw aan de gang, wat heeft geresulteerd in een aantal levensvatbare prototypes. Verrassend genoeg richten ze zich echter minder op bovenmenselijke kracht en meer op het verbeteren van uithoudingsvermogen en levenskwaliteit. Lees verder soms. Schort je ongeloof een paar minuten op en laten we een gedachte-experiment ondernemen.

3D-printen van een mens is, als dat al mogelijk is, nog ver weg. Een lever en een hart bedrukken is één ding, maar een heel lichaam bedrukken is iets heel anders. Terwijl 50 CCs vet genoeg is om de meeste bloedvaten van het hart af te drukken, is er een enorme hoeveelheid materiaal in de mens lichaam, wat betekent dat we niet alleen een manier moeten vinden om genoeg materiaal te laten groeien, maar we zullen het ook moeilijk hebben om het allemaal in kaart te brengen correct.

Bekijk snel een anatomieboek en je zult zien dat er duizenden kleine stukjes zijn die perfect in elkaar passen in het goed functionerende menselijke lichaam.

Hoe ver computermodellen zijn gekomen, is echter niet moeilijk voor te stellen dat we uiteindelijk het hele menselijke lichaam in kaart kunnen brengen. We hebben het hele menselijke genoom in kaart gebracht, we hebben manieren gevonden om lasers te gebruiken om 3D-beelden van mensen te scannen, en we ontwikkelen voortdurend nieuwe medische technologie. We hebben zelfs volledig gesimuleerde delen van de hersenen. En dat brengt ons bij het grotere probleem.

Vergeleken met de hersenen is de rest van het lichaam kinderspel. Er zijn 100 miljard neuronen en 100 biljoen synapsen in een gemiddeld menselijk brein. Zoveel neuronen kunnen afdrukken, laat staan ​​ze allemaal op de juiste manier met elkaar verbinden, zal buitengewoon moeilijk worden. We begrijpen het waarschijnlijk niet eens wat bewustzijn is Denkmachines: wat neurowetenschappen en kunstmatige intelligentie ons kunnen leren over bewustzijnKunnen het bouwen van kunstmatig intelligente machines en software ons leren over de werking van bewustzijn en de aard van de menselijke geest zelf? Lees verder .

Artsen hebben een replica van een brein afgedrukt om hen te helpen zich voor te bereiden op een operatie, en hebben een grote geprint model van een neuron, maar tot op dit detailniveau doordringen gaat veel verder dan alles wat we ooit hebben gedaan gedaan.

Natuurlijk kun je de hersenen mogelijk gewoon vervangen door een computer, maar je zou nog steeds het zenuwstelsel moeten afdrukken, wat zou ook een uitdaging zijn, vooral als het gaat om zoiets als optische zenuwen, die perfect moeten werken om van welke aard dan ook te zijn gebruik.

Kan het worden gedaan?

3d printen 5 Verbazingwekkende 3D-afdruktoepassingen die u moet zien om te gelovenWat zou je doen met een 3D-printer? Als de mensen die deze applicaties ontwikkelen er iets over te zeggen hebben, zal het u misschien verbazen. Lees verder een mens zal, als het ooit gaat gebeuren, waarschijnlijk ver in de toekomst gebeuren - veel verder dan alle lezers van dit artikel waarschijnlijk zullen zien.

Het vereist een enorme hoeveelheid biotechnologische vooruitgang en een aantal radicale verschuivingen in hoe we denken over zowel technologie als het menselijk lichaam. Kan het worden gedaan? Ik aarzel om 'nee' te zeggen, omdat er overal om ons heen voorbeelden zijn van dingen waarvan iemand ooit zei dat ze niet konden worden gedaan. 3D-printen zelf was sciencefiction Ultieme beginnershandleiding voor 3D-printen3D-printen zou de nieuwe "industriële revolutie" zijn. Het heeft de wereld nog niet overgenomen, maar ik ben hier om je alles te vertellen wat je moet weten om te beginnen. Lees verder tot voor kort. Als we één ding weten over de mensheid, dan is het wel dat we onszelf voortdurend verrassen.

Wat denk je? Zullen we ooit een 3D-geprint menselijk lichaam zien? Welk gebruik zou dit mogelijk kunnen dienen? Moeten we zelfs menselijke organen printen (niet iedereen denkt van wel)? Deel uw mening hieronder!

Afbeeldingscredits: 3D-printer Via Shutterstock, Virtueel beeld van menselijk hart met cardiogram, menselijk skelet van posterieur en anterieur gezien - didactisch bord van anatomie van menselijk bot en spierstelsel via Shutterstock.