Sådan kan 3D-udskrivning af mennesker være muligt en dag

3D-udskrivning er alt det vrede lige nu; folk trykker maskindele, statuer af cosplayers Din næste konvention Souvenir? En 3D-trykt statue af dig! Din næste konvention Souvenir? En 3D-trykt statue af dig! På nørdige konventioner scanner Zero Point 3D cosplayere i deres system som digitale modeller, som de derefter kan udskrive i forskellige størrelser. , modelhuse og endda protetiske hænder, der ligner Iron Man's. Men måske er det mest interessante, der i øjeblikket udskrives, menneskeligt væv.

Hvordan virker det? Hvad kan udskrives? Og vil nogensinde være i stand til at udskrive et fuldt menneske? Lad os se, hvad teknologien og videnskaben har at sige.

Bioprinting

Processen med at udskrive væv kaldes bioprint, og teknikkerne bag det er ret imponerende.

Først tages celler fra en donor og indsættes i en kultur, der giver dem mulighed for at formere sig. Når der er blevet dyrket nok celler, lægges de i en printerpatron. Derefter bliver de lagt ned som ethvert andet materiale, der bruges i en 3D-printer. Hvad er 3D-udskrivning, og hvordan fungerer det nøjagtigt? Hvad er 3D-udskrivning, og hvordan fungerer det nøjagtigt? Forestil dig, om du kunne udskrive tredimensionelle genstande lige fra en printer i dit hjem. Da jeg var barn i folkeskolen, troede jeg, det ville være fantastisk, hvis jeg kunne udskrive pizzaer…. Strukturen er bygget lag for lag med skiftende lag af celler og et strukturerende materiale, der kan være en vandbaseret gel eller et sukkerbaseret stof (undertiden bruges også kunstig stillads til at hjælpe med at skabe den rette form på det stykke, der udskrives ).

Efter at vævet er trykt, begynder lagene af celler at vokse sammen, lukke hullerne mellem dem og udfylde den tilsigtede vævsstruktur. Når cellerne er smeltet sammen og modnet, er vævet klar til eksperimentering i laboratoriet eller transplanteret til et menneske, som regel den person, der donerede cellerne i første omgang.

En af de store fordele ved bioprintervæv i forhold til standardtransplantationsprocessen er, at vævet skabes med celler fra patientens krop, hvilket markant reducerer chancerne for afvisning, en tilstand, der skyldes, at kroppen ikke genkender det implanterede væv. Dette kan forårsage store problemer, og det medicinske samfund er ret begejstret for potentialet ved 3D-udskrivning til at reducere forekomsten af ​​afvisning.

Så hvad er der blevet bioprintet? Blodkar, knogler (inklusive en kranium), luftrør, blærer, hjerteklapper, hud og endda et øre er med succes skabt med denne metode. Et team i Kina skabte små nyrer, der arbejdede i fire måneder. Men forskere har sat deres syn langt højere. Nogle forskere er begyndt at udskrive levervæv, selvom udskrivning af en hel lever stadig vurderes at tage op til ti dage.

Og en gruppe arbejder endda med 3D-udskrivning af et menneskeligt hjerte.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Holdet, der er baseret på University of Louisville og ledet af cellebiolog Dr. Stuart Williams, siger, at “bioficial” hjerte ville være en kombination af naturlige og kunstige materialer og vil sandsynligvis blive brugt til transplantation hos mennesker, der lider af hjertesvigt, som ikke er kandidater til traditionelle kunstige hjerter, som børn.

Han forudsiger, at hans team vil være i stand til at samle et helt hjerte om tre til fem år, og at menneskelige forsøg kunne begynde i løbet af ti år.

Hvis du overvejer at bygge et fly, er det, du gør, at bygge individuelle dele og derefter samles. Vi gør nøjagtigt det samme med det bioficielle hjerte.
-Dr. Stuart Williams

Holdet sigter mod et syv-dages vindue fra det tidspunkt, hvor det medicinske team høster 50 CC fedt fra en patient (ca. størrelsen på to golfbolde) til det tidspunkt, hvor hjertet trykkes. Bare syv dage for at skabe et helt nyt hjerte. I teorien vil dette hjerte derefter bruges til at erstatte alle kunstige midler, der i øjeblikket bruges til at holde patientens hjerte i gang.

Fremtiden

Så hvis vi kan udskrive knogler, blodkar, organer og hud, giver det ikke mening at den næste ting at tænke på er at udskrive et fuldt menneske? Det lyder som science fiction, men som vi har set, har science fiction og virkelighed en tendens til ikke at adskille sig så meget, som vi forventer Bioniske mennesker: Exoskeleton Technology Definerer grænser Bionic Humans: Exoskeleton Technology Is Redefining Limits Exoskeleton research har været i gang i over et århundrede, hvilket resulterede i en række levedygtige prototyper. Dog overraskende fokuserer de mindre på supermenneskelig styrke og mere på forbedring af udholdenhed og livskvalitet. Sommetider. Suspender din vantro i et par minutter, og lad os gennemføre et tankeeksperiment.

3D-udskrivning af et menneske, hvis det overhovedet er muligt, er stadig langt væk. At udskrive en lever og et hjerte er en ting, men at udskrive en hel krop er helt en anden. Mens 50 CCs fedt er nok til at udskrive de fleste af blodkarrene i hjertet, er der en enorm mængde materiale i den menneskelige krop, hvilket betyder, at vi ikke kun behøver at finde en måde at dyrke nok materiale på, men vi ville også har også en hård tid på at kortlægge det hele korrekt.

Se hurtigt gennem enhver anatomi-lærebog, og du vil se, at der er tusinder af små stykker, der passer perfekt sammen i den korrekt fungerende menneskelige krop.

Hvor langt computermodellering er kommet, er det dog ikke svært at forestille sig, at vi i sidste ende vil være i stand til at kortlægge hele menneskekroppen. Vi har kortlagt hele det menneskelige genom, vi har fundet måder at bruge lasere til at scanne 3D-billeder af mennesker, og vi udvikler ny medicinsk teknologi hele tiden. Vi har endda fuldt simuleret dele af hjernen. Og det bringer os til det større problem.

Sammenlignet med hjernen er resten af ​​kroppen børns leg. Der er 100 milliarder neuroner og 100 billioner synapser i en gennemsnitlig menneskelig hjerne. At være i stand til at udskrive, at mange neuroner, langt mindre forbinder dem alle på den rigtige måde, bliver meget vanskeligt. Vi forstår måske ikke engang, hvad bevidsthed er tænkemaskiner: Hvad neurovidenskab og kunstig intelligens kan lære os om bevidsthed Tænkemaskiner: Hvad neurovidenskab og kunstig intelligens kan lære os om bevidsthed Kan opbygge kunstigt intelligente maskiner og software lære os om bevidsthedens arbejde , og selve det menneskelige sinds natur? .

Læger har udskrevet en kopi af en hjerne for at hjælpe dem med at forberede sig til operation, og har udskrevet en stor model af en neuron, men faktisk at komme ned til dette detaljeringsniveau er langt ud over alt, hvad vi nogensinde har gjort.

Selvfølgelig kunne du potentielt bare erstatte hjernen med en computer, men du bliver stadig nødt til at udskrive nervesystemet, hvilket også ville være udfordrende, især når det kommer til noget som optiske nerver, som skal fungere perfekt for at være enhver brug.

Kan det gøres?

3D-udskrivning 5 Fantastiske 3D-udskrivningsapplikationer, du er nødt til at se for at tro 5 Fantastiske 3D-udskrivningsprogrammer, du skal se for at tro, hvad ville du gøre med en 3D-printer? Hvis de mennesker, der udvikler disse applikationer, har noget at sige om det, kan du blive overrasket. et menneske, hvis det nogensinde vil ske, vil sandsynligvis ske langt i fremtiden - meget længere end nogen læsere af denne artikel sandsynligvis vil se.

Det kræver en enorm mængde bioteknologisk udvikling, og nogle radikale ændringer i, hvordan vi tænker på både teknologi og menneskekroppen. Kan det gøres? Jeg tøver med at sige “ingen,” fordi der er eksempler rundt omkring os på ting, som nogen engang sagde ikke kunne gøres. Selve 3D-udskrivning var science fiction 3D-udskrivning - Sci-Fi myte eller virkelighed? 3D-udskrivning - Sci-Fi-myte eller virkelighed? En grundpille i sci-fi, siden genren begyndte, ideen om at være i stand til at skabe dine egne objekter derhjemme er forståelig nok ganske fascinerende. Hvem har ikke drømt om at have deres egen replikator, der laver cookies ... indtil for nylig. Hvis der er en ting, vi ved om menneskeheden, er det, at vi konstant overrasker os selv.

Hvad synes du? Vil vi nogensinde se en 3D-trykt menneskelig krop? Hvilke anvendelser kunne dette muligvis tjene? Bør vi endda udskrive menneskelige organer (ikke alle synes det)? Del dine tanker nedenfor!

Billedkreditter: 3d-printer Via Shutterstock, Virtuelt billede af menneskets hjerte med kardiogram, menneskeligt skelet fra posterior og anterior visning - didaktisk kort for anatomi af menneskeligt ben og muskelsystem via Shutterstock.