3D პრინტერები მედიცინაში: ამაღელვებელი გამოყენებები და პოტენციური პროგრამები

ᲙᲛᲐᲧᲝᲤᲘᲚᲘ

• მედიცინის ტრანსფორმირება 3D პრინტერებით
• როგორ მუშაობს 3D პრინტერი?
• ყურის გაკეთება
• განსხვავება ფორმასა და ხარაჩოს ​​შორის
• ნაბეჭდი ყურების პოტენციური სარგებელი
• ქვედა ყბის დაბეჭდვა
• პროთეზირება და იმპლანტირებადი საგნები
• მეტი მაგალითი
• ცოცხალ უჯრედებთან ბიოპრინტირება: შესაძლო მომავალი
• ორგანოებისა და ქსოვილების ჩანაცვლება
• ბიო ბეჭდვის ზოგიერთი წარმატება
• გულის ნაწილების ბეჭდვა
• რქოვანის შექმნა
• მინი ორგანოების, ორგანოიდების ან ორგანოების უპირატესობები ჩიპზე
• სტრუქტურა, რომელიც ფილტვის იმიტაციას ახდენს
• ბიო დაბეჭდვის ზოგიერთი გამოწვევა
• გამოყენებული ლიტერატურა

ლინდა კრამპტონი მრავალი წლის განმავლობაში ასწავლიდა მეცნიერებასა და ინფორმაციულ ტექნოლოგიებს საშუალო სკოლის მოსწავლეებს. მას სიამოვნებს ახალი ტექნოლოგიების გაცნობა.

მედიცინის ტრანსფორმირება 3D პრინტერებით

3D ბეჭდვა ტექნოლოგიის საინტერესო ასპექტია, რომელსაც მრავალი სასარგებლო პროგრამა აქვს. 3D პრინტერების ერთ – ერთი მომხიბვლელი და პოტენციურად ძალიან მნიშვნელოვანი გამოყენებაა ისეთი მასალების შექმნა, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია მედიცინაში. ამ მასალებში შედის იმპლანტირებადი სამედიცინო ხელსაწყოები, სხეულის ხელოვნური ნაწილები ან პროთეზირება და ინდივიდუალური სამედიცინო ინსტრუმენტები. მათში ასევე შედის ცოცხალი ადამიანის ქსოვილის, აგრეთვე მინი ორგანოების დაბეჭდილი პატჩები. მომავალში, შესაძლებელია იმპლანტირებადი ორგანოების დაბეჭდვა.

3D პრინტერებს აქვთ კომპიუტერში მეხსიერებაში შენახული ციფრული მოდელის საფუძველზე მყარი, სამგანზომილებიანი ობიექტების დაბეჭდვის შესაძლებლობა. ჩვეულებრივი საბეჭდი საშუალებაა თხევადი პლასტიკი, რომელიც მყარდება ბეჭდვის შემდეგ, მაგრამ ხელმისაწვდომია სხვა საშუალებები. ეს მოიცავს ფხვნილ მეტალს და ცოცხალ უჯრედებს შემცველ "მელანს".

პრინტერების შესაძლებლობა სწრაფად აუმჯობესებს ადამიანის სხეულს მასალების წარმოებას. ზოგიერთი მასალა უკვე გამოიყენება მედიცინაში, ზოგი კი ჯერ ექსპერიმენტულ ეტაპზეა. მრავალი მკვლევარი მონაწილეობს გამოძიებაში. სამგანზომილებიან ბეჭდვას წამდაუწუმ პოტენციალი აქვს სამედიცინო მკურნალობის გარდაქმნისთვის.

როგორ მუშაობს 3D პრინტერი?

პრინტერის მიერ სამგანზომილებიანი ობიექტის შექმნის პირველი ნაბიჯი არის ობიექტის დიზაინი. ეს კეთდება CAD (კომპიუტერული დახმარებით დიზაინის) პროგრამაში. დიზაინის დასრულების შემდეგ, სხვა პროგრამა ქმნის ინსტრუქციას ობიექტის წარმოებისათვის ფენების სერიად. ეს მეორე პროგრამა ზოგჯერ ცნობილია როგორც გაჭრის პროგრამა ან როგორც დამჭრელი პროგრამა, ვინაიდან იგი CAD კოდს გადააქცევს მთელი ობიექტისთვის კოდების სახით ნაჭრების ან ჰორიზონტალური ფენების სერიისთვის. ფენების რიცხვი შეიძლება იყოს ასობით ან თუნდაც ათასობით.

პრინტერი ქმნის ობიექტს მასალის ფენების დალაგებით slicer პროგრამის ინსტრუქციის შესაბამისად, დაწყებული ობიექტის ქვედა მხრიდან და ზემოთ მუშაობით. თანმიმდევრული ფენები ერწყმის ერთმანეთს. პროცესს უწოდებენ დანამატის წარმოებას.

პლასტიკური ძაფი ხშირად გამოიყენება, როგორც საშუალება 3D ბეჭდვისთვის, განსაკუთრებით მომხმარებელზე ორიენტირებული პრინტერებისთვის. პრინტერი ხსნის ძაფს და შემდეგ ექსტრაუდებს ცხელ პლასტმასს საქშენის საშუალებით. საქშენები მოძრაობს ყველა განზომილებაში, რადგან იგი ათავისუფლებს თხევად პლასტმასს ობიექტის შექმნის მიზნით. საქშენის მოძრაობას და პლასტმასის რაოდენობას, რომელიც ექსტრუპირდება, კონტროლდება slicer პროგრამით. ცხელი პლასტმასის მყარი ხდება თითქმის მაშინვე, როდესაც იგი გამოთავისუფლდება საქშენებიდან. სპეციალური ტიპებისთვის ხელმისაწვდომია სხვა სახის ბეჭდვითი საშუალებები.

ყურის ის ნაწილი, რომელიც სხეულის გარედან ჩანს, ცნობილია როგორც პინა ან ყურძენი. დანარჩენი ყური განლაგებულია თავის ქალაში. პინას ფუნქციაა ხმის ტალღების შეგროვება და ყურის შემდეგ მონაკვეთზე გაგზავნა.

ყურის გაკეთება

2013 წლის თებერვალში, შეერთებულ შტატებში კორნელის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა განაცხადეს, რომ მათ შეძლეს ყურის ფინტის გაკეთება 3D ბეჭდვის საშუალებით. კორნელი მეცნიერების მიერ გატარებული ნაბიჯები შემდეგი იყო.

• CAD პროგრამაში შეიქმნა ყურის მოდელი. მკვლევარებმა ამ მოდელის საფუძვლად გამოიყენეს ნამდვილი ყურების ფოტოები.
• ყურის მოდელი დაბეჭდა 3D პრინტერის საშუალებით, პლასტმასის გამოყენებით ყურის ფორმის ყალიბის შესაქმნელად.
• ჰიდროგელი შეიცავს ცილას, რომელსაც კოლაგენი ეწოდება. ჰიდროგელი არის გელი, რომელიც შეიცავს წყალს.
• ქონდროციტები (უჯრედები, რომლებიც წარმოქმნიან ხრტილებს) მიიღეს ძროხის ყურიდან და დაემატეს კოლაგენს.
• კოლაგენის ყური მოათავსეს საკვებ ნივთიერებების ხსნარში ლაბორატორიის ჭურჭელში. სანამ ყური ხსნარში იყო, ზოგიერთმა ქონდროციტმა შეცვალა კოლაგენი.
• შემდეგ ყური ჩასდეს ვირთხის უკანა ნაწილში კანის ქვეშ.
• სამი თვის შემდეგ, ყურში კოლაგენი მთლიანად შეიცვალა ხრტილით და ყურმა შეინარჩუნა ფორმა და განსხვავება მიმდებარე ვირთხის უჯრედებისგან.

განსხვავება ფორმასა და ხარაჩოს ​​შორის

ზემოთ აღწერილი ყურის შექმნის პროცესში, პლასტმასის ყური იყო ინერტული ფორმა. მისი ერთადერთი ფუნქცია იყო ყურის სწორი ფორმის მიცემა. კოლაგენის ყური, რომელიც ყალიბდება შიგნით, მოქმედებდა ხარაჩოთი ქონდროციტებისთვის. ქსოვილების ინჟინერიაში, ხარაჩო არის ბიოშეთავსებადი მასალა, რომელსაც აქვს სპეციალური ფორმა და რომელშიც უჯრედები იზრდება. ხარაჩოს ​​არა მხოლოდ სწორი ფორმა აქვს, არამედ აქვს თვისებები, რომლებიც ხელს უწყობს უჯრედების სიცოცხლეს.

მას შემდეგ, რაც ყურის შექმნის ორიგინალური პროცესი შესრულდა, კორნელის მკვლევარებმა იპოვნეს გზა, რომ დაბეჭდონ კოლაგენის ხარაჩო, სწორი ფორმა, რომელიც საჭიროა ყურის დასამზადებლად, გამორიცხავს პლასტიკური ფორმის მოთხოვნას.

ნაბეჭდი ყურების პოტენციური სარგებელი

პრინტერების დახმარებით დამზადებული ყურები შეიძლება სასარგებლო იყოს იმ ადამიანებისთვის, რომლებმაც ტრავმის ან დაავადების გამო დაკარგეს ყურები. მათ ასევე შეუძლიათ დაეხმარონ ადამიანებს, რომლებიც ყურის გარეშე დაიბადნენ ან აქვთ ის, ვინც სათანადოდ არ განვითარდა.

ამ დროისთვის, შემცვლელი ყურები ზოგჯერ მზადდება პაციენტის ნეკნის ხრტილებისგან. ხრტილის მიღება პაციენტისთვის უსიამოვნო გამოცდილებაა და შეიძლება დააზიანოს ნეკნი. გარდა ამისა, მიღებული ყური შეიძლება არც ისე ბუნებრივად გამოიყურებოდეს. ყურები ასევე მზადდება ხელოვნური მასალისგან, მაგრამ კიდევ ერთხელ შეიძლება შედეგი არ იყოს სრულად დამაკმაყოფილებელი. დაბეჭდილ ყურებს აქვთ პოტენციალი უფრო ჰგვანან ბუნებრივ ყურებს და მუშაობენ უფრო ეფექტურად.

2013 წლის მარტში, კომპანია Oxford Performance Materials- მა განაცხადა, რომ მათ შეცვალეს მამაკაცის თავის ქალის 75% დაბეჭდილი პოლიმერული თავის ქალათ. 3D პრინტერები ასევე გამოიყენება სამედიცინო საყოფაცხოვრებო ტექნიკის დასამზადებლად, როგორიცაა პროთეზირებული კიდურები, სმენის აპარატები და სტომატოლოგიური იმპლანტანტები.

ქვედა ყბის დაბეჭდვა

2012 წლის თებერვალში ჰოლანდიელმა მეცნიერებმა განაცხადეს, რომ მათ შექმნეს ქვედა ყბა 3D პრინტერის საშუალებით და მას 83 წლის ქალის სახე ჩაუნერგეს. ყბა გაკეთდა ტიტანის ლითონის ფხვნილისგან, რომელიც სითბოსგან იყო შერწყმული და დაფარული იყო ბიოსერამული საფარით. ბიოსერამული მასალები თავსებადია ადამიანის ქსოვილთან.

ქალმა მიიღო ხელოვნური ყბა, რადგან მას ჰქონდა ქვედა ყბის ძვლის ქრონიკული ინფექცია. ექიმები თვლიდნენ, რომ სახის რეკონსტრუქციის ტრადიციული ოპერაცია ქალისთვის ძალიან სარისკო იყო მისი ასაკის გამო.

ყბას ჰქონდა სახსრები ისე, რომ იგი შეძლებოდა გადაადგილებას, აგრეთვე ღრუსები კუნთის მიმაგრებისთვის და ღარები სისხლძარღვებისა და ნერვებისთვის. ქალმა შეძლო რამდენიმე სიტყვის თქმა, როგორც კი საანესთეზიო გაიღვიძა. მეორე დღეს მან შეძლო გადაყლაპვა. ოთხი დღის შემდეგ იგი სახლში წავიდა. მოგვიანებით დაგეგმილი იყო ყალბი კბილების გადანერგვა ყბაში.

ნაბეჭდი სტრუქტურები ასევე გამოიყენება სამედიცინო ტრენინგის დროს და ქირურგიული ოპერაციების დაგეგმვაში. პაციენტის სამედიცინო სკანირების შედეგად შექმნილი სამგანზომილებიანი მოდელი შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს ქირურგებისათვის, ვინაიდან მას შეუძლია აჩვენოს კონკრეტული პირობები პაციენტის სხეულის შიგნით. ამან შეიძლება გაგიმარტივოთ რთული ოპერაცია.

პროთეზირება და იმპლანტირებადი საგნები

ზემოთ აღწერილი ლითონის ყბა არის პროთეზის ან სხეულის ხელოვნური ნაწილის ტიპი. პროთეზირების წარმოება არის ის სფერო, რომელშიც 3D პრინტერები ხდება მნიშვნელოვანი. ზოგიერთ საავადმყოფოს ახლა აქვს საკუთარი პრინტერები ან თანამშრომლობს სამედიცინო მასალების კომპანიასთან, რომელსაც აქვს პრინტერი.

პროთეზის შექმნა 3D ბეჭდვით ხშირად უფრო სწრაფი და იაფი პროცესია, ვიდრე წარმოების ჩვეულებრივი მეთოდებით შექმნა. გარდა ამისა, ადვილია პაციენტისთვის პერსონალურად მორგებული ფორმის შექმნა, როდესაც მოწყობილობა სპეციალურად შექმნილია და იბეჭდება ადამიანისთვის. საავადმყოფოს სკანირების საშუალებით შესაძლებელია მორგებული მოწყობილობების შექმნა.

ჩანაცვლებითი კიდურები დღეს ხშირად იბეჭდება 3D, მინიმუმ მსოფლიოს ზოგიერთ ნაწილში. დაბეჭდილი ხელები და ხელები ხშირად მნიშვნელოვნად იაფია, ვიდრე ჩვეულებრივი მეთოდებით წარმოებული. 3D ბეჭდვის კომპანია Walt Disney- თან თანამშრომლობს ბავშვებისთვის ფერადი და მხიარული პროთეზირების ხელების შესაქმნელად. გარდა იაფი პროდუქტის შექმნისა, რაც უფრო ხელმისაწვდომია, ინიციატივა მიზნად ისახავს "დაეხმაროს ბავშვებს, რომ თავიანთი პროთეზირება განიხილონ როგორც აღშფოთების წყარო და არა უხერხულობა ან შეზღუდვა".

მეტი მაგალითი

• 2015 წლის ბოლოს ნაბეჭდი ხერხემლები წარმატებით მოათავსეს პაციენტში. პაციენტებს ასევე აქვთ ნაბეჭდი sternum და ნეკნები.
• 3D ბეჭდვა გამოიყენება გაუმჯობესებული სტომატოლოგიური იმპლანტების წარმოებისთვის.
• ჩანაცვლება ჰიპ სახსრების ხშირად იბეჭდება.
• კათეტერები, რომლებიც შეესაბამება პაციენტის სხეულის სპეციფიკურ ზომასა და ფორმას, შეიძლება მალე გავრცელებული იყოს.
• 3D ბეჭდვა ხშირად მონაწილეობს სმენის აპარატების წარმოებაში.

ცოცხალ უჯრედებთან ბიოპრინტირება: შესაძლო მომავალი

ცოცხალი უჯრედებით დაბეჭდვა ან ბიოპრინტირება დღეს ხდება. ეს დელიკატური პროცესია. უჯრედები არ უნდა გახდეს ძალიან ცხელი. 3D ბეჭდვის მეთოდების უმეტესობა მოიცავს მაღალ ტემპერატურას, რაც კლავს უჯრედებს. გარდა ამისა, უჯრედების გადამზიდი სითხე არ უნდა აზიანებს მათ. სითხე და უჯრედები, რომელსაც იგი შეიცავს, ცნობილია როგორც ბიო-მელანი (ან ბიოინკი).

ორგანოებისა და ქსოვილების ჩანაცვლება

დაზიანებული ორგანოების ჩანაცვლება ორგანოებით, რომლებიც დამზადებულია 3D პრინტერებისგან, მშვენიერი რევოლუცია იქნება მედიცინაში. ამ დროისთვის საკმარისი შემოწირული ორგანოები არ არის ხელმისაწვდომი ყველასთვის, ვისაც ეს სჭირდება.

გეგმაა აიღოს პაციენტი საკუთარი სხეულის უჯრედებიდან, რათა ამოიღოს საჭირო ორგანო. ამ პროცესმა ხელი უნდა შეუშალოს ორგანოს უარყოფას. უჯრედები სავარაუდოდ წარმოადგენენ ღეროვან უჯრედებს, რომლებიც არ არიან სპეციალიზებული უჯრედები, რომლებსაც შეუძლიათ სხვა უჯრედების ტიპების გამომუშავება, როდესაც ისინი სწორად გაღიზიანდებიან. უჯრედის სხვადასხვა ტიპები ინახება პრინტერის მიერ სწორი თანმიმდევრობით. მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ადამიანთა მინიმუმ ზოგიერთ სახეობას აქვს განლაგებისას თვითორგანიზების საოცარი უნარი, რაც ძალიან სასარგებლო იქნება ორგანოს შექმნის პროცესში.

ცოცხალი ქსოვილის დასამზადებლად გამოიყენება სპეციალური ტიპის 3D პრინტერი, რომელიც ცნობილია როგორც ბიოპრინტერი. ქსოვილის დამზადების საერთო მეთოდით, ჰიდროგელი იბეჭდება ერთი პრინტერის თავით, რომ ხარაჩო შექმნას. პატარა თხევადი წვეთები, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ათასობით უჯრედს, იბეჭდება ხარაჩოზე სხვა პრინტერის სათავედან. წვეთები მალე უერთდება და უჯრედები ერთმანეთთან მიერთდება. როდესაც სასურველი სტრუქტურა ჩამოყალიბდა, ჰიდროგელის ხარაჩო იხსნება.შეიძლება გაირეცხოს ან გაირეცხოს, თუ იგი წყალში ხსნადია. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიოდეგრადირებადი ხარაჩოები. ეს თანდათან იშლება ცოცხალი სხეულის შიგნით.

მედიცინაში ტრანსპლანტაცია არის ორგანოს ან ქსოვილის გადაცემა დონორიდან რეციპიენტზე. იმპლანტი არის პაციენტის სხეულში ხელოვნური მოწყობილობის შეყვანა. 3D ბიოპრინტირება ხდება ამ ორ უკიდურესობას შორის. ბიოპრინტერის მიერ წარმოებულ ნივთებზე მითითებისას გამოიყენება როგორც "გადანერგვა", ისე "იმპლანტი".

ბიო ბეჭდვის ზოგიერთი წარმატება

3D პრინტერების მიერ შექმნილი არაცოცხალი იმპლანტანტები და პროთეზირება უკვე გამოიყენება ადამიანებში. იმპლანტანტების გამოყენება, რომლებიც შეიცავს ცოცხალ უჯრედებს, საჭიროებს მეტ კვლევას, რაც ტარდება. მთლიანი ორგანოების გაკეთება ჯერჯერობით შეუძლებელია 3D ბეჭდვით, მაგრამ ორგანოების მონაკვეთების გაკეთება შესაძლებელია. დაბეჭდილია მრავალი სხვადასხვა სტრუქტურა, მათ შორის გულის კუნთის ისეთ ნაწილებს, რომლებსაც შეუძლიათ ცემა, კანის ლაქები, სისხლძარღვების სეგმენტები და მუხლის ხრტილები. ეს ჯერ კიდევ არ არის ჩადებული ადამიანებში. 2017 წელს მეცნიერებმა წარმოადგინეს პრინტერის პროტოტიპი, რომელსაც შეუძლია შექმნას ადამიანის კანი იმპლანტაციისთვის, თუმცა 2018 წელს სხვა მეცნიერებმა ბეჭდეს რქოვანა პროცესში, რომელიც ერთ მშვენიერ დღეს შეიძლება გამოყენებულ იქნას თვალების დაზიანების გამოსასწორებლად.

ზოგიერთმა იმედისმომცემი აღმოჩენა 2016 წელს დააფიქსირა. მეცნიერთა ჯგუფმა თაგვების კანში სამი ტიპის ბიოპრინტირებული სტრუქტურა ჩადო. ეს მოიცავდა ბავშვის ზომის ადამიანის ყურის პინას, კუნთის ნაწილს და ადამიანის ყბის ძვლის ნაწილს. სისხლძარღვები გარემოდან ყველა ამ სტრუქტურაში ვრცელდებოდა თაგვების სხეულში ყოფნის დროს. ეს საინტერესო მოვლენა იყო, ვინაიდან ქსოვილების ცოცხალი შენარჩუნებისათვის აუცილებელია სისხლის მიწოდება. სისხლი ატარებს საკვებ ნივთიერებებს ცოცხალ ქსოვილებში და ატარებს მათ ნარჩენებს.

ასევე ამაღელვებელი იყო იმის აღნიშვნა, რომ იმპლანტირებულ სტრუქტურებს ცოცხალი დარჩენა შეეძლოთ სისხლძარღვების განვითარებამდე. ეს საქმე დასრულდა პატარა ფორების არსებობით სტრუქტურებში, რამაც საკვები ნივთიერებები შეუშვა მათში.

გულის ნაწილების ბეჭდვა

რქოვანის შექმნა

დიდ ბრიტანეთში, ნიუკასლის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შექმნეს 3D დაბეჭდილი რქოვანა. რქოვანა არის ჩვენი თვალების გამჭვირვალე, გარეგანი საფარი. ამ საფარის სერიოზულმა დაზიანებამ შეიძლება გამოიწვიოს სიბრმავე. რქოვანის გადანერგვა ხშირად წყვეტს პრობლემას, მაგრამ არ არის საკმარისი რქოვანა, ვინც ყველას დაეხმარება.

მეცნიერებმა ღეროვანი უჯრედები ადამიანის ჯანმრთელი რქოვანისგან მიიღეს. შემდეგ უჯრედები მოათავსეს ალგინატისა და კოლაგენისგან დამზადებულ გელში. გელი იცავდა უჯრედებს, როდესაც ისინი პრინტერის ერთ მილსადენს გადიოდნენ. ათ წუთზე ნაკლები იყო საჭირო გელისა და უჯრედების სწორი ფორმის დასაბეჭდად. ფორმა მიიღეს ადამიანის თვალის სკანირებით. (სამედიცინო სიტუაციაში პაციენტს თვალი დაასკანერდებოდა.) გელისა და უჯრედების ნარევის დაბეჭდვის შემდეგ, ღეროვან უჯრედებში წარმოიქმნა სრული რქოვანა.

რქოვანას ნამუშევარი, რომელიც დამზადებულია ბეჭდვის პროცესში, ჯერ არ დაუდგენიათ ადამიანის თვალებში. სავარაუდოდ, მათ გარკვეული დრო დასჭირდება. მათ აქვთ პოტენციალი, რომ ბევრ ადამიანს დაეხმარონ.

ღეროვანი უჯრედების სტიმულირება სპეციალიზებული უჯრედების წარმოებისთვის, რაც საჭიროა ადამიანის სხეულის კონკრეტული ნაწილის შესაქმნელად სწორ დროს, თავისთავად გამოწვევაა. ეს არის პროცესი, რომელსაც შეიძლება შესანიშნავი სარგებელი მოყვეს ჩვენთვის.

მინი ორგანოების, ორგანოიდების ან ორგანოების უპირატესობები ჩიპზე

მეცნიერებმა შეძლეს მინი ორგანოების შექმნა 3D ბეჭდვით (და სხვა მეთოდით). "მინი ორგანოები" არის ორგანოების, ორგანოთა მონაკვეთების ან ქსოვილების პატრულირების კონკრეტული ორგანოებიდან მინიატურული ვერსიები. მათ მინი ორგანოს ტერმინის გარდა, სხვადასხვა სახელით მოიხსენიებენ. დაბეჭდილი ნამუშევრები შეიძლება არ შეიცავდეს ყველა ზომის სტრუქტურას, რომელიც გვხვდება სრულმასშტაბიან ორგანოში, მაგრამ ისინი კარგი მიახლოებებია. გამოკვლევების თანახმად, მათ შეიძლება მნიშვნელოვანი გამოყენება ჰქონდეთ, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი არ ჩანერგებიან.

მინი ორგანოები ყოველთვის არ წარმოიქმნება შემთხვევითი დონორის მიერ მოწოდებული უჯრედებიდან. ამის ნაცვლად, ისინი ხშირად მზადდება დაავადების უჯრედების უჯრედებისგან. მკვლევარებს შეუძლიათ შეამოწმონ მედიკამენტების გავლენა მინი ორგანზე. თუ აღმოჩნდა, რომ პრეპარატი გამოსადეგია და არ არის საზიანო, ის შეიძლება მიეცეს პაციენტს. ამ პროცესს რამდენიმე უპირატესობა აქვს. ერთი ის არის, რომ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მედიკამენტები, რომელიც, სავარაუდოდ, სასარგებლოა დაავადების კონკრეტული ვერსიის პაციენტისთვის და მათი სპეციფიკური გენომისთვის, რაც ზრდის წარმატებული მკურნალობის ალბათობას. სხვა ის არის, რომ ექიმებმა შეიძლება შეძლონ უჩვეულო ან ჩვეულებრივ ძვირადღირებული წამლის მიღება პაციენტისთვის, თუ მათ შეუძლიათ აჩვენონ, რომ პრეპარატი ეფექტურია. გარდა ამისა, მინი ორგანოებზე წამლების შემოწმებამ შეიძლება შეამციროს ლაბორატორიული ცხოველების საჭიროება.

სტრუქტურა, რომელიც ფილტვის იმიტაციას ახდენს

2019 წელს რაისის უნივერსიტეტისა და ვაშინგტონის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა აჩვენეს მინი ორგანოს შექმნა, რომელიც მოქმედებს ადამიანის ფილტვების იმიტაციით. მინი ფილტვი დამზადებულია ჰიდროგელისგან. იგი შეიცავს ფილტვის მსგავს პატარა სტრუქტურას, რომელიც რეგულარული ინტერვალებით ივსება ჰაერით. სისხლძარღვთა ქსელი, რომელიც სისხლით არის სავსე, გარს უვლის სტრუქტურას.

სტიმულირებისას, იმიტირებული ფილტვი და მისი სისხლძარღვები ფართოვდება და რიტმულად იკუმშება მოტეხვის გარეშე. ვიდეო გვიჩვენებს, თუ როგორ მუშაობს სტრუქტურა. მიუხედავად იმისა, რომ ორგანოოიდი არ არის სრულმასშტაბიანი და არ ახდენს ადამიანის ფილტვის ყველა ქსოვილის იმიტაციას, ფილტვის მსგავსად გადაადგილების უნარი ძალზე მნიშვნელოვანი მოვლენაა.

ბიო დაბეჭდვის ზოგიერთი გამოწვევა

იმპლანტაციისთვის შესაფერისი ორგანოს შექმნა რთული ამოცანაა. ორგანო არის რთული სტრუქტურა, რომელიც შეიცავს სხვადასხვა უჯრედის ტიპებსა და ქსოვილებს, რომლებიც განლაგებულია სპეციფიკურ ნიმუშში. გარდა ამისა, ორგანოები ემბრიონის განვითარების დროს ვითარდებიან, ისინი იღებენ ქიმიურ სიგნალებს, რომლებიც საშუალებას აძლევს მათ წვრილ სტრუქტურას და რთულ ქცევას სწორად განავითარონ. ეს სიგნალები არ არსებობს, როდესაც ორგანოს ხელოვნურად შექმნას ვცდილობთ.

ზოგი მეცნიერი ფიქრობს, რომ თავიდან - და შესაძლოა კიდევ რამდენიმე ხნის შემდეგ - ჩვენ დავბეჭდავთ იმპლანტირებად სტრუქტურებს, რომლებსაც ორგანოს ერთი ფუნქციის შესრულება შეუძლია, მისი ყველა ფუნქციის ნაცვლად. ეს უფრო მარტივი სტრუქტურები შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს, თუ ისინი კომპენსირებენ სხეულის სერიოზულ დეფექტს.

მართალია, ბიოპრინტირებული ორგანოების იმპლანტაციისთვის ხელმისაწვდომი წლები უნდა იყოს, მაგრამ მანამდე შეიძლება კარგად დავინახოთ ტექნოლოგიის ახალი სარგებელი. კვლევის ტემპი იზრდება. 3D ბეჭდვის მომავალი მედიცინაში ძალიან საინტერესო და საინტერესო უნდა იყოს.

გამოყენებული ლიტერატურა

• ხელოვნური ყური, რომელიც შექმნილია 3D პრინტერისა და ცოცხალი ხრტილის უჯრედების მიერ Smithsonian Magazine– სგან.
• გადანერგეთ ყბა 3D პრინტერის მიერ BBC- სგან (ბრიტანეთის სამაუწყებლო კორპორაცია)
• ფერადი 3D ნაბეჭდი ხელები ამერიკის მანქანათმშენებლობის საზოგადოებისგან
• Bioprinter ქმნის სპეციალურ ლაბორატორიაში მოზრდილ ნაწილებს The Guardian– ის ტრანსპლანტაციისთვის
• EurekAlert– ის ახალი სერვისის პირველი 3D დაბეჭდილი ადამიანის რქოვანა
• 3D პრინტერი ქმნის ადამიანის ყველაზე პატარა ღვიძლს New Scientist- ისგან
• მინი 3D ნაბეჭდი ორგანოები მიბაძავენ გულისა და ღვიძლის ცემას New Scientist- ისგან
• ორგანო, რომელიც მიჰბაძავს ფილტვებს პოპულარული მექანიკისგან
• ახალი 3D პრინტერი ქმნის Science ყურის, კუნთებისა და ძვლის ქსოვილს ცოცხალი უჯრედებისგან
• 3-D ბიოპრინტერი, რომ გამოიმუშავოთ ადამიანის კანი phys.org ახალი სერვისისგან

ეს სტატია ზუსტი და სარწმუნოა, ვიდრე ავტორის ცოდნაა. შინაარსი განკუთვნილია მხოლოდ ინფორმაციული ან გასართობი მიზნებისათვის და არ ცვლის პირად რჩევას ან პროფესიულ რჩევას ბიზნესში, ფინანსურ, იურიდიულ და ტექნიკურ საკითხებში.