Hvordan 3D-utskrift mennesker kan være mulig noen dag

3D-utskrift er all raseri akkurat nå; folk skriver ut maskindeler, statuer av cosplayere Din neste konvensjonssuvenir? En 3D-trykt statue av deg! Din neste konvensjonssuvenir? En 3D-trykt statue av deg! Ved geeky-konvensjoner, skanner Zero Point 3D cosplayers i deres system som digitale modeller som de kan skrive ut i en rekke størrelser. Les mer, modell hjem, og til og med protese hender som ligner Iron Man. Men kanskje den mest interessante tingen som nå skrives ut, er menneskelig vev.

Hvordan virker det? Hva kan skrives ut? Og vil noen gang være i stand til å skrive ut et fullt menneske? La oss se hva teknologien og vitenskapen har å si.

Bioprinting

Prosessen med å skrive ut vev kalles bioprinting, og teknikkene bak det er ganske imponerende.

Først tas celler fra en donor og settes inn i en kultur som gjør at de kan formere seg. Når nok celler er blitt dyrket, lastes de inn i en blekkpatron. Da er de lagt ned som noe annet materiale som brukes i en 3D-skriver. Hva er 3D-utskrift og hvordan fungerer det akkurat? Hva er 3D-utskrift og hvordan fungerer det akkurat? Tenk deg om du kan skrive ut tredimensjonale objekter rett fra en skriver i ditt hjem. Da jeg var barn i grunnskolen, trodde jeg det ville være fantastisk hvis jeg kunne skrive ut pizzaer ... Les mer. Strukturen er bygd lag for lag, med alternerende lag av celler og et struktureringsmateriale, som kan være en vannbasert gel eller en sukkerbasert substans (noen ganger er kunstig stillas også brukt til å skape den rette formen på stykket som skrives ut ).

Etter at vevet er blitt trykt, begynner lagene av celler å vokse sammen, lukke gapene mellom dem og fylle ut den tilsiktede vevstrukturen. Når cellene har smeltet sammen og modnet, er vevet klar for eksperimentering i laboratoriet eller transplantert til et menneske, vanligvis den personen som donerte cellene i utgangspunktet.

En av de store fordelene med bioprintingsvev over standardtransplanteringsprosessen er at vevet er opprettet med celler fra pasientens kropp, noe som reduserer sjansene for avvisning, en tilstand som skyldes at kroppen ikke gjenkjenner det implanterte vevet. Dette kan forårsake store problemer, og det medisinske samfunnet er ganske spent på potensialet for 3D-utskrift for å redusere forekomsten av avvisning.

Så hva er bioprintet? Blodkar, ben (inkludert en kraniet), luftrør, blærer, hjerteventiler, hud og til og med et øre er blitt opprettet med denne metoden. Et lag i Kina opprettet små nyrer som fungerte i fire måneder. Men forskere har satt sine severdigheter mye høyere. Noen forskere har startet utskrift av levervev, selv om utskrift av en hel lever fortsatt er estimert å ta opptil ti dager.

Og en gruppe jobber selv med 3D-utskrift et menneskelig hjerte.

Edge of Today's Bioprinting Tech

Teamet, basert på University of Louisville og ledet av cellebiolog Dr. Stuart Williams, sier at “bioficial” hjertet ville være en kombinasjon av naturlige og kunstige materialer, og vil sannsynligvis bli brukt til transplantasjon hos personer som lider av hjertesvikt som ikke er kandidater til tradisjonelle kunstige hjerter, som barn.

Han forutser at laget hans vil kunne sette sammen et helt hjerte i tre til fem år, og at menneskelige forsøk kunne begynne innen tiåret.

Hvis du tenker på å bygge et fly, er det du bygger opp individuelle deler og deretter montert. Vi gjør akkurat det samme med det biologiske hjerte.
-Dr. Stuart Williams

Teamet tar sikte på et syv-dagers vindu fra det tidspunktet medisinsk teamet høst 50 cc av fett fra en pasient (omtrent størrelsen på to golfballer) til den tiden hjertet blir skrevet ut. Bare syv dager for å skape et helt nytt hjerte. I teorien vil dette hjertet bli brukt til å erstatte noen kunstige midler som for tiden brukes til å holde pasientens hjerte i gang.

Fremtiden

Så hvis vi kan skrive ut bein, blodårer, organer og hud, er det ikke fornuftig at den neste tingen å tenke på, er å skrive ut et fullt menneske? Det høres ut som science fiction, men som vi har sett, har naturvitenskap og virkelighet en tendens til ikke å avvike så mye som vi forventer Bionic Humans: Exoskeleton-teknologi er omdefinering av grenser Bioniske mennesker: Exoskeleton-teknologi er omdefinering av grenser Exoskeletonforskning har vært på vei for over et århundre, noe som resulterer i en rekke levedyktige prototyper. Overraskende nok fokuserer de mindre på supermenneskelig styrke og mer på å forbedre utholdenhet og livskvalitet. Les mer noen ganger. Suspend din vantro i noen minutter, og la oss gjennomføre et tankeeksperiment.

3D-utskrift et menneske, hvis det er mulig, er fortsatt langt unna. Utskrift av en lever og et hjerte er en ting, men å skrive ut hele kroppen er helt annet. Mens 50 CCs med fett er nok til å skrive ut de fleste blodkarene i hjertet, er det en stor mengde materiale i menneskekroppen, noe som betyr at vi ikke bare trenger å finne en måte å dyrke nok materiale på, men vi ville Har også en vanskelig tid å kartlegge alt på riktig måte.

Ta en rask titt gjennom hvilken som helst anatomi lærebok, og du vil se at det er tusenvis av små stykker som passer perfekt sammen i den velfungerende menneskekroppen.

Med hvor langt datamodellering har kommet, er det ikke vanskelig å forestille seg at vi til slutt vil kunne kartlegge hele menneskekroppen. Vi har kartlagt hele menneskelige genomet, vi har funnet måter å bruke lasere til å skanne 3D-bilder av mennesker, og vi utvikler ny medisinsk teknologi hele tiden. Vi har til og med fullt simulerte deler av hjernen. Og det bringer oss til det store problemet.

Sammenlignet med hjernen er resten av kroppen barnas lek. Det er 100 milliarder nevroner, og 100 billioner synapser, i en gjennomsnittlig menneskelig hjerne. Å være i stand til å skrive ut at mange nevroner, mye mindre koble dem alt på den riktige måten, kommer til å være ekstremt vanskelig. Vi forstår kanskje ikke engang hva bevissthet er Thinking Machines: Hva Neuroscience og Artificial Intelligence kan lære oss om bevissthet Tenkemaskiner: Hva Neuroscience og Artificial Intelligence kan lære oss om bevissthet Kan bygge kunstig intelligente maskiner og programvare lære oss om bevissthetens arbeid , og det menneskelige sinns natur selv? Les mer .

Legene har skrevet en kopi av en hjerne for å hjelpe dem med å forberede seg på kirurgi, og har skrevet ut en stor modell av en neuron, men faktisk å komme seg ned til dette detaljnivået er langt utover alt vi noen gang har gjort.

Selvfølgelig kan du potensielt bare erstatte hjernen med en datamaskin, men du må fortsatt skrive ut nervesystemet, noe som også vil være utfordrende, spesielt når det kommer til noe som optiske nerver, som må fungere perfekt for å være av enhver bruk.

Kan det gjøres?

3D-utskrift 5 Fantastiske 3D-utskriftsprogrammer du må se for å tro 5 fantastiske 3D-utskriftsprogrammer du må se for å tro på hva ville du gjøre med en 3D-skriver? Hvis folkene som utvikler disse programmene har noe å si om det, kan du bli overrasket. Les mer et menneske, hvis det noen gang kommer til å skje, vil trolig skje langt i fremtiden - mye lenger enn noen lesere av denne artikkelen vil trolig se.

Det vil kreve en stor mengde bioteknologisk utvikling, og noen radikale skift i hvordan vi tenker på både teknologi og menneskekroppen. Kan det gjøres? Jeg nøler med å si “Nei,” fordi det finnes eksempler rundt oss om ting som noen en gang sa, ikke kunne gjøres. 3D-utskrift selv var science fiction 3D-utskrift - Sci-Fi Myth eller Reality? 3D-utskrift - Sci-Fi myte eller virkelighet? En hovedrolle for sci-fi siden sjangeren begynte, er ideen om å kunne lage dine egne gjenstander hjemme, forståelig nok ganske fascinerende. Hvem har ikke drømt om å ha sin egen replikator som lager informasjonskapsler ... Les mer til nylig. Hvis det er en ting vi vet om menneskeheten, er det at vi stadig overraske oss selv.

Hva tror du? Vil vi noensinne se en 3D-trykt menneskekropp? Hvilke bruksområder kan dette muligens tjene? Skal vi selv skrive ut menneskelige organer (ikke alle tror det)? Del dine tanker nedenfor!

Bildekreditter: 3d-skriver Via Shutterstock, Virtuelt bilde av menneskelig hjerte med kardiogram, menneskelig skjelett fra bakre og fremre visning - didaktisk anatomi av menneskelig ben og muskelsystem via Shutterstock.

Utforsk mer om: 3D-utskrift, Bionic Technology.