3D-tegnologieë

Die wetenskapsfiksiewêreld van 3D-gedrukte organe

Die wetenskapsfiksiewêreld van 3D-gedrukte organe


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kyk weer daarna met die 3D-drukwerk. Soos ons in vorige artikels oor additiewe vervaardiging genoem het, sal 3D-drukwerk bykans elke groot industrie regoor die wêreld beïnvloed, insluitend gesondheidsorg. Ons het reeds gesien hoe 3D-drukwerk die gesondheidsorgbedryf kan bevoordeel deur die onlangse koronavirus-pandemie.

Toonaangewende 3D-drukkers soos Carbon, Prusa Research en Formlabs druk gesigskerms, maskers en belangrike hospitaalgereedskap vir gesondheidswerkers. Die algehele 3D-drukgemeenskap het hard gewerk om die druk op voorsieningskettings en regerings te verlig.

3D-drukwerk hou die belofte in om die gesondheidsorgbedryf te verander, om pasiënte dinge soos slimmer medisyne en hip-aangepaste prostetika beter te bied. Maar soos iets uit die film Dark Man uit 1990, kan dit dokters gewoonlik organe druk om pasiënte te behandel. In werklikheid gebeur dit al. Navorsers van verskillende toonaangewende universiteite het die belangrikste menslike organe in 3D geprint. Tans is orreltekorte regoor die wêreld en veral in die Verenigde State 'n groot groeiende gesondheidsprobleem.

Organies met 3D-drukwerk kan mense se lewens red

As gevolg van die geweldige vraag na organe, is dit geskat dat900,000 sterftes elke jaar kon met behulp van ingenieursorgane voorkom word. Tans is daar in die Verenigde State 113,000 mans, vroue en kinders op die nasionale waglys vir oorplantings vanaf Julie 2019. Helaas, gemiddeld20 mense sterf wag elke dag op 'n oorplanting, terwyl elke 10 minute 'n nuwe persoon by die waglys gevoeg word. 3D-gedrukte orrels is 'n lewensvatbare oplossing. Meer nog, hierdie gemanipuleerde organe strek veel meer as die praktiese voordele daarvan, aangesien hierdie nuwe gemanierde organe baie koste-effektief is.

Volgens die National Foundation for Transplants, kan 'n standaard nieroorplanting byvoorbeeld gemiddeld meer as kos $300,000, terwyl 'n 3D-bioprinter, die drukker wat gebruik word om 3D-gedrukte orrels te skep, so min as kan kos $10,000 met die koste wat na verwagting sal daal namate die tegnologie oor die volgende paar jaar ontwikkel. Mediese beroepslui en navorsers is opgewonde oor die komende ouderdom van 3D-gedrukte organe.

Vandag gaan ons die implikasies van 3D bioprinting, die uitdagings, voordele en potensiële kwessies van hierdie revolusionêre nuwe produk verder ondersoek. Oor die volgende paar jaar word verwag dat die vraag na biodruk slegs sal toeneem.

Die basiese beginsels: Wat is 3D Bioprinting?

U kan die proses van 3D-gedrukte organe hoor wat beskryf word as 3D-biodruk, met die finale produkte (organe) wat ingenieursorgane genoem word. Kortom, die proses van Bioprinting is soortgelyk aan baie van die additiewe vervaardigingsprosesse waarmee u vertroud is. In hierdie geval behels die proses egter die kombinasie van selle en groeifaktore om weefselagtige strukture en uiteindelik organe te skep. Dink aan u standaard FDM-drukker. Die kans is groot dat u nou een op u lessenaar het, of dat u een in aksie gesien het. Die proses stem baie ooreen.

As u iets wil 3D-druk, is die eerste ding wat u moet doen om 'n digitale model te skep wat op sy beurt weer laag-vir-laag in 'n fisiese 3D-voorwerp gedruk word met behulp van termoplast. Bioprinting werk op dieselfde manier, en navorsers skep 'n model van die weefsel wat hulle wil skep, gevolg deur die drukproses wat die finale voorwerp laag vir laag is. Aangesien drukkers steriele selle gebruik, moet die resolusie van die afdruk (laaghoogte) en die matriksstruktuur egter goed voorberei word.

Om dit verder af te breek, wat baie lyk soos die voor- en na-produksie van SLA-drukwerk, is daar spesifieke stappe wat navorsers neem om te verseker dat organe behoorlik gedruk word. In die eerste plek, gedurende die voorproduksiefase, skep mediese professionele persone die digitale model vir hul drukwerk met behulp van tegnologieë soos rekenaartomografie-skanderings en magnetiese resonansbeeldingskanderings. Drukkers word dan voorberei en gesteriliseer voordat dit gedruk word as 'n manier om die lewensvatbaarheid van die sel te optimaliseer.

Vervolgens word die model na die drukker gestuur. In plaas daarvan om 'n termoplastiese middel te gebruik, gebruik navorsers bioink om hul strukture te druk. Bioink-ink word laag vir laag uitgedruk met 'n gemiddelde dikte van ongeveer 0,5 mm of minder. Net soos 'n filament, word die bioink in 'n printerpatroon geplaas en word dit gebruik om die fisiese 3D-model te skep. Laastens, tydens die na-produksiefase, nadat die druk voltooi is, stimuleer navorsers die onderdeel meganies en chemies om stabiele strukture te skep. Die proses om die orrel te stol word gewoonlik aangehelp deur UV-lig, spesifieke chemikalieë of selfs soms hitte.

Bioink is die "filament" wat in biodrukkers gebruik word

Soos hierbo genoem, word Bioink gebruik om kunsmatige weefsels te skep wat tydens die 3D-bioafdrukproses geskoei is. Verskeie verskillende eienskappe maak Bioink uniek perfek vir die presiese taak. By nadere ondersoek sou u besef dat hierdie bioink bestaan ​​uit selle en 'n draermateriaal, wat gewoonlik 'n biopolymeergel is.

Alhoewel bioinkinkers heeltemal van selle gemaak kan word, is hierdie biopolymeergel nodig om die selle op hul plek te hou, sodat hulle kan groei, versprei en selfs vermeerder, en sodoende die selle beskerm tydens die 3D-drukproses. Sonder hierdie biopolymeergel sou die proses van 3D-drukweefsel baie moeiliker wees.

Wanneer dit met 'n FDM-drukker gedruk word, word die spuitkop wat vir die drukproses gebruik word, verhit tot hoë temperature om die plastiek te smelt en die beoogde onderdeel te skep. As u die 3D bioprinter gebruik, is die proses dieselfde en beklemtoon weer die belangrikheid van die polimeer. As bioink deur die spuitkop van 'n drukker gaan, mag die hitte die sel nie "kook" nie.

Die biopolymeergel verhinder dat die selle te warm word tydens die drukproses. Meer nog so tydens dieselfde proses, help die visco-elastiese eienskappe van die gel om te voorkom dat die selle beskadig word tydens die extrusieproses uit die spuitstuk tydens drukwerk.

As u nou wonder wat u nog in die mini sellulêre sop van bioinkies kan vind, het u vandag geluk. Soos deur die span van All3DP gesê, “... bioinks vertrou op 'n kombinasie van verskeie polimere om 'n soort middelgrond te bereik waar chemiese, fisiese en biologiese beperkings gerespekteer word." Bioink kan gewoonlik enigiets van hyaluronzuur tot kollageen, alginaat, sellulose en selfs sy insluit.

Het mense al organe in 3D gedruk?

Die kort antwoord, ja. Terug in 2017 het 'n span ingenieurs van die Pohang Universiteit vir Wetenskap en Tegnologie ontwikkel en 3D wat hulle 'bio-bloedvate' genoem het, gedruk deur materiaal uit die menslike liggaam as 'n voorbeeld vir die proses te gebruik. Die bloedvat het pragtig gefunksioneer sonder enige probleme. Terwyl navorsers van die Harvard Universiteit net 'n jaar tevore 'n nuwe soort bioink ontwikkel het, spesifiek vir niere, wat die span navorsers in staat stel om belangrike funksionele dele van die nier te skep.

Terwyl 'n span van die bioprinting-onderneming Organovo, in San Diego, reeds getoon het dat dit menslike lewervlekke kan druk en in muise kan inplant. Die doelwitte van die Organovo-span stop egter nie daar nie. Soos op hul webwerf genoem, 'Ons is baanbrekerswerk in 'n unieke stel terapeutiese en geneesmiddelprofielingsfunksies, gebaseer op ons revolusionêre vermoë om 3D-weefselweefsels wat belangrike aspekte van menslike biologie en siektes naboots. Ons streef daarna om die voorkoms van medisyne te verander deur middel van kliniese ontwikkeling van terapieë vir regeneratiewe medisyne vir die behandeling van siektes en deur translasie van geneesmiddelontdekking.

Menslike proewe vir leweroorplantings kan reeds vanjaar begin. Die idee om menslike organe te biodruk, is nie meer 'n wetenskapfiksie-idee nie. Navorsers van private ondernemings en vooraanstaande universiteite het ore, longe en selfs 'n hart gedruk.

Bioprinting-tegnologie is nog lank nie perfek nie

Ja, daar is verskeie suksesvolle pogings aangewend om skeppende weefsels en organe te skep. Die tegnologie het egter nog 'n manier om te gaan voordat dit in hospitale naby u aangepas word. Daar is 'n paar duidelike hindernisse wat ons moet oorkom.

In die eerste plek moet biodrukwerk vinniger word en weefsels met 'n hoër resolusie kan produseer. As u binne drie uur of minute 'n orrel kan 3D-druk, kan dit 3D-biodruk baie aantrekliker maak. Terwyl die hoër resolusie beter interaksie en beheer in die 3D-mikro-omgewing moontlik maak.

Tweedens het ons meer biomateriaal nodig. Op die oomblik is dit soos om met slegs enkele filamente te druk. Net soos met 'n FDM of selfs SLA-drukker, gebruik u verskillende drukmateriaal om verskillende take aan te pak.

Dieselfde geld die wêreld van bioink en die komplekse en verskillende soorte mediese weefselbehandelings wat mense nodig het. Die tegnologie is nietemin opwindend en kan, soos hierbo genoem, binnekort miljoene lewens red. Toenemende mededinging in die private sektor kan help om die vinnige innovasie wat nodig is om 3D-drukwerk lewensvatbaar te maak, te kweek.

Wat dink u van die wêreld van 3D biodruk? Sal hierdie tegnologie 'n rewolusie in die gesondheidsbedryf maak?


Kyk die video: 10 Cool Things to 3D Print while youre Stuck Indoors (Oktober 2022).