Hur 3D-utskrift människor kan vara möjliga en dag

Annons

3D-utskrift är all raseri just nu; folk skriver ut maskindelar, statyer av cosplayers Din nästa konvent Souvenir? En 3D-tryckt staty av dig!Vid nördiga konventioner skannar Zero Point 3D cosplayers i sitt system som digitala modeller som de sedan kan skriva ut i olika storlekar. Läs mer , modellhem och till och med proteshänder som ser ut som Iron Man's. Men det kanske mest intressanta som för närvarande skrivs ut är mänsklig vävnad.

Hur fungerar det? Vad kan skrivas ut? Och kommer det någonsin att kunna skriva ut en full människa? Låt oss se vad tekniken och vetenskapen har att säga.

Bioprinting

Processen att skriva ut vävnad kallas bioprinting, och teknikerna bakom det är ganska imponerande.

Först tas celler från en givare och sätts in i en kultur som gör att de kan föröka sig. När tillräckligt många celler har odlats laddas de in i en bläckpatron. Sedan är de lagda som allt annat material som används i en 3D-skrivare Vad är 3D-utskrift och hur exakt fungerar det?Föreställ dig om du kunde skriva ut tredimensionella objekt direkt från en skrivare i ditt hem. När jag var barn i grundskolan tänkte jag att det skulle vara fantastiskt om jag kunde skriva ut pizzor ...

Läs mer . Strukturen är byggd skikt för lager, med växlande lager av celler och ett strukturerande material, som kan vara en vattenbaserad gel eller ett sockerbaserat ämne (ibland används konstgjorda byggnadsställningar för att skapa den rätta formen på stycket tryckt).

Efter att vävnaden har tryckts börjar lagren av celler växa tillsammans och stänger luckorna mellan dem och fyller ut den avsedda vävnadsstrukturen. När cellerna har smält samman och mognat är vävnaden redo för experiment i labbet eller transplanteras till en människa, vanligtvis den person som donerade cellerna i första hand.

En av de stora fördelarna med biotrycksvävnader jämfört med standardtransplantationsprocessen är att vävnaden skapas med celler från patientens kropp, vilket reducerar risken för avslag avsevärt, ett tillstånd som är resultatet av att kroppen inte känner igen det implanterade vävnad. Detta kan orsaka stora problem, och det medicinska samfundet är ganska upphetsad om potentialen för 3D-utskrift att minska förekomsten av avslag.

Så vad har biotryckts? Blodkärl, ben (inklusive en skalle), luftrör, blåsor, hjärtventiler, hud och till och med ett öra har framgångsrikt skapats med denna metod. Ett team i Kina skapade små njurar som arbetade i fyra månader. Men forskare har riktat sig mycket högre. Vissa forskare har börjat skriva ut levervävnad, även om utskriften av en hel lever fortfarande beräknas ta upp till tio dagar.

Och en grupp arbetar till och med med 3D-utskrift av ett mänskligt hjärta.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Teamet, baserat vid University of Louisville och ledat av cellbiologen Dr Stuart Williams, säger att det "bioficial" hjärtat skulle vara en kombination av naturliga och konstgjorda material, och sannolikt skulle användas för transplantation hos personer som lider av hjärtsvikt som inte är kandidater för traditionella konstgjorda hjärtan, som barn.

Han förutspår att hans team kommer att kunna samla ett helt hjärta på tre till fem år, och att mänskliga försök kan börja inom decenniet.

Om du funderar på att bygga ett flygplan, vad du gör är att bygga enskilda delar och sedan montera. Vi gör exakt samma sak med det biologiska hjärtat.
-Dr. Stuart Williams

Teamet siktar på ett sju-dagars fönster från den tid då medicinskt team skördar 50 CC fett från en patient (ungefär storleken på två golfbollar) till den tid hjärtat trycks. Bara sju dagar för att skapa ett helt nytt hjärta. I teorin kommer detta hjärta att användas för att ersätta alla konstgjorda medel som för närvarande används för att hålla patientens hjärta igång.

Framtiden

Så om vi kan skriva ut ben, blodkärl, organ och hud, är det inte vettigt att nästa sak att tänka på är att skriva ut en full människa? Det låter som science fiction, men som vi har sett, science fiction och verklighet tenderar inte att skilja sig så mycket som vi förväntar oss Bioniska människor: Exoskeleton-tekniken definierar gränserExoskeletforskning har pågått i över ett sekel, vilket resulterat i ett antal hållbara prototyper. Men förvånansvärt fokuserar de mindre på supermänsklig styrka och mer på att förbättra uthållighet och livskvalitet. Läs mer ibland. Stäng av din misstro i några minuter och låt oss genomföra ett tankeexperiment.

3D-utskrift av en människa, om det är möjligt, är fortfarande långt borta. Att skriva ut en lever och ett hjärta är en sak, men att skriva ut en hel kropp är helt en annan. Medan 50 CC fett räcker för att skriva ut de flesta av blodkärlen i hjärtat, finns det en enorm mängd material i människan body, vilket betyder att vi inte bara behöver hitta ett sätt att odla tillräckligt med material, utan vi har också svårt att kartlägga allt korrekt.

Ta en snabb titt genom alla anatomi-läroböcker så ser du att det finns tusentals små bitar som passar perfekt i den väl fungerande människokroppen.

Med hur långt datormodelleringen har kommit är det dock inte svårt att föreställa oss att vi så småningom kommer att kunna kartlägga hela människokroppen. Vi har kartlagt hela mänskliga genomet, vi har hittat sätt att använda lasrar för att skanna 3D-bilder av människor, och vi utvecklar ny medicinsk teknik hela tiden. Vi har till och med helt simulerade delar av hjärnan. Och det leder oss till den större frågan.

Jämfört med hjärnan är resten av kroppen barnlek. Det finns 100 miljarder nervceller och 100 biljoner synapser i en genomsnittlig mänsklig hjärna. Att kunna skriva ut att många nervceller, mycket mindre ansluter dem alla på rätt sätt, kommer att bli extremt svårt. Vi förstår ganska inte ens vad medvetande är Tänkande maskiner: Vad neurovetenskap och konstgjord intelligens kan lära oss om medvetandeKan bygga konstgjorda intelligenta maskiner och programvara lära oss om hur medvetandet fungerar och människans sinnes natur? Läs mer .

Läkarna har tryckt en kopia av en hjärna för att hjälpa dem att förbereda sig för operation och har skrivit ut en stor modell för en neuron, men faktiskt att komma ner till denna detaljnivå är långt bortom allt vi någonsin har gjort Gjort.

Naturligtvis kan du potentiellt bara byta ut hjärnan mot en dator, men du måste fortfarande skriva ut nervsystemet, vilket skulle också vara utmanande, särskilt när det gäller något som optiska nerver, som måste fungera perfekt för att vara någon använda sig av.

Kan det göras?

3d-utskrivning 5 fantastiska 3D-tryckapplikationer du måste se för att troVad skulle du göra med en 3D-skrivare? Om de personer som utvecklar dessa applikationer har något att säga om det kan du bli förvånad. Läs mer en människa, om den någonsin kommer att hända, kommer sannolikt att hända långt i framtiden - mycket längre än någon läsare av denna artikel troligen kommer att se.

Det kommer att kräva en enorm mängd bioteknologisk utveckling och några radikala förändringar i hur vi tänker på både teknik och människokroppen. Kan det göras? Jag tvekar att säga "nej", för det finns exempel runtom på oss saker som någon en gång sa att det inte kunde göras. Själva 3D-utskrift var science fiction Ultimate Nybörjarguide för 3D-utskrift3D-utskrift skulle vara den nya "industriella revolutionen". Det har inte tagit över världen än, men jag är här för att prata dig genom allt du behöver veta för att komma igång. Läs mer tills nyligen. Om det är en sak som vi vet om mänskligheten är det att vi ständigt överrasker oss själva.

Vad tror du? Kommer vi någonsin se en 3D-tryckt mänsklig kropp? Vilka användningsområden kan detta möjligen tjäna? Bör vi till och med skriva ut mänskliga organ (inte alla tycker det)? Dela dina tankar nedan!

Bildkrediter: 3d skrivare Via Shutterstock, Virtuell bild av människans hjärta med kardiogram, mänskligt skelett från den bakre och främre vyn - didaktisk styrelse av anatomi hos mänskligt ben och muskelsystem via Shutterstock.