Wie 3D-Druck Menschen eines Tages möglich sein könnten

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3D-Druck liegt derzeit voll im Trend. Menschen sind Druckmaschinenteile, Statuen von Cosplayern Ihr nächstes Convention-Souvenir? Eine 3D-gedruckte Statue von dir!Bei geekigen Konventionen scannt Zero Point 3D Cosplayer als digitale Modelle in ihr System, die sie dann in verschiedenen Größen drucken können. Weiterlesen , Modellhäuser und sogar Handprothesen, die wie die von Iron Man aussehen. Aber das vielleicht interessanteste, was derzeit gedruckt wird, ist menschliches Gewebe.

Wie funktioniert es? Was kann gedruckt werden? Und wird es jemals möglich sein, einen vollen Menschen zu drucken? Mal sehen, was Technologie und Wissenschaft zu sagen haben.

Bioprinting

Der Prozess des Druckens von Gewebe wird als Bioprinting bezeichnet, und die Techniken dahinter sind ziemlich beeindruckend.

Zunächst werden Zellen einem Spender entnommen und in eine Kultur eingefügt, die es ihnen ermöglicht, sich zu vermehren. Sobald genügend Zellen gezüchtet wurden, werden sie in eine Druckerpatrone geladen. Dann werden sie wie gelegt

jedes andere Material, das in einem 3D-Drucker verwendet wird Was ist 3D-Druck und wie genau funktioniert er?Stellen Sie sich vor, Sie könnten dreidimensionale Objekte direkt von einem Drucker in Ihrem Haus ausdrucken. Als ich ein Kind in der Grundschule war, dachte ich, es wäre großartig, wenn ich Pizzen ausdrucken könnte ... Weiterlesen . Die Struktur wird Schicht für Schicht mit abwechselnden Zellschichten und einem Strukturierungsmaterial aufgebaut, das ein Gel auf Wasserbasis sein kann oder eine Substanz auf Zuckerbasis (manchmal wird auch ein künstliches Gerüst verwendet, um die richtige Form des Stücks zu schaffen gedruckt).

Nachdem das Gewebe gedruckt wurde, beginnen die Zellschichten zusammenzuwachsen, schließen die Lücken zwischen ihnen und füllen die beabsichtigte Gewebestruktur aus. Sobald die Zellen miteinander verschmolzen und gereift sind, kann das Gewebe im Labor experimentiert oder in einen Menschen transplantiert werden, normalerweise die Person, die die Zellen überhaupt gespendet hat.

Einer der großen Vorteile des Bioprinting von Geweben gegenüber dem Standardtransplantationsprozess besteht darin, dass das Gewebe mit Zellen aus dem Bioprinting erzeugt wird Körper des Patienten, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung erheblich verringert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Körper das Implantat nicht erkennt Gewebe. Dies kann zu großen Problemen führen, und die medizinische Gemeinschaft ist sehr gespannt auf das Potenzial des 3D-Drucks, die Häufigkeit von Abstoßungen zu verringern.

Was wurde bioprinted? Mit dieser Methode wurden erfolgreich Blutgefäße, Knochen (einschließlich eines Schädels), Luftröhre, Blasen, Herzklappen, Haut und sogar ein Ohr hergestellt. Ein Team in China erstellt kleine Nieren, die vier Monate lang arbeiteten. Aber Wissenschaftler haben ihre Ziele viel höher gesetzt. Einige Forscher haben begonnen, Lebergewebe zu drucken, obwohl das Drucken einer ganzen Leber immer noch auf bis zu zehn Tage geschätzt wird.

Und eine Gruppe arbeitet sogar am 3D-Druck eines menschlichen Herzens.

Der Rand der heutigen Bioprinting-Technologie

Das Team, das an der Universität von Louisville ansässig ist und vom Zellbiologen Dr. Stuart Williams geleitet wird, sagt, dass das „biofizielle“ Herz eine Kombination aus natürlichem und natürlichem Herzen wäre künstliche Materialien und würden wahrscheinlich zur Transplantation bei Menschen mit Herzinsuffizienz verwendet, die keine Kandidaten für traditionelle künstliche Herzen sind, wie z Kinder.

Er sagt voraus, dass sein Team in drei bis fünf Jahren ein ganzes Herz zusammenbauen kann und dass die Versuche am Menschen innerhalb des Jahrzehnts beginnen könnten.

Wenn Sie über den Bau eines Flugzeugs nachdenken, bauen Sie einzelne Teile und bauen sie dann zusammen. Wir machen genau das Gleiche mit dem biofiziellen Herzen.
-DR. Stuart Williams

Das Team strebt ein Zeitfenster von sieben Tagen ab dem Zeitpunkt an, an dem das medizinische Team 50 CCs Fett von einem Patienten (ungefähr so ​​groß wie zwei Golfbälle) erntet, bis zum Zeitpunkt, an dem das Herz gedruckt wird. Nur sieben Tage, um ein völlig neues Herz zu schaffen. Theoretisch wird dieses Herz dann verwendet, um alle künstlichen Mittel zu ersetzen, die derzeit verwendet werden, um das Herz des Patienten am Laufen zu halten.

Die Zukunft

Wenn wir also Knochen, Blutgefäße, Organe und Haut drucken können, ist es dann nicht sinnvoll, als nächstes über das Drucken eines vollständigen Menschen nachzudenken? Es klingt wie Science Fiction, aber wie wir gesehen haben, Science Fiction und Realität unterscheiden sich in der Regel nicht so stark, wie wir es erwarten Bionischer Mensch: Die Exoskelett-Technologie definiert Grenzen neuDie Exoskelettforschung ist seit über einem Jahrhundert im Gange, was zu einer Reihe lebensfähiger Prototypen führte. Überraschenderweise konzentrieren sie sich weniger auf übermenschliche Kraft als vielmehr auf die Verbesserung von Ausdauer und Lebensqualität. Weiterlesen manchmal. Unterbrechen Sie Ihren Unglauben für ein paar Minuten und lassen Sie uns ein Gedankenexperiment durchführen.

Der 3D-Druck eines Menschen ist, wenn überhaupt möglich, noch weit entfernt. Das Drucken einer Leber und eines Herzens ist eine Sache, aber das Drucken eines ganzen Körpers ist eine ganz andere. Während 50 CC Fett ausreichen, um die meisten Blutgefäße des Herzens zu drucken, enthält der Mensch eine große Menge an Material Körper, was bedeutet, dass wir nicht nur einen Weg finden müssen, um genug Material anzubauen, sondern es uns auch schwer fallen würde, alles herauszufinden korrekt.

Werfen Sie einen kurzen Blick in jedes Anatomie-Lehrbuch und Sie werden sehen, dass es Tausende winziger Teile gibt, die perfekt in den richtig funktionierenden menschlichen Körper passen.

Wie weit die Computermodellierung fortgeschritten ist, ist jedoch nicht schwer vorstellbar, dass wir irgendwann den gesamten menschlichen Körper abbilden können. Wir haben das gesamte menschliche Genom kartiert, Wege gefunden, mit Lasern 3D-Bilder von Menschen zu scannen, und wir entwickeln ständig neue Medizintechnik. Wir haben sogar Teile des Gehirns vollständig simuliert. Und das bringt uns zum größeren Thema.

Im Vergleich zum Gehirn ist der Rest des Körpers ein Kinderspiel. In einem durchschnittlichen menschlichen Gehirn gibt es 100 Milliarden Neuronen und 100 Billionen Synapsen. Es wird äußerst schwierig sein, so viele Neuronen zu drucken, geschweige denn sie alle auf die richtige Weise zu verbinden. Wir verstehen es wohl nicht einmal Was ist Bewusstsein? Denkmaschinen: Was Neurowissenschaften und künstliche Intelligenz uns über Bewusstsein lehren könnenKann der Bau künstlich intelligenter Maschinen und Software uns etwas über die Funktionsweise des Bewusstseins und die Natur des menschlichen Geistes selbst lehren? Weiterlesen .

Ärzte haben eine Replik eines Gehirns gedruckt, um sich auf die Operation vorzubereiten, und eine große Kopie gedruckt Modell eines Neurons, aber tatsächlich auf diese Detailebene zu kommen, geht weit über alles hinaus, was wir jemals hatten erledigt.

Natürlich könnten Sie möglicherweise nur das Gehirn durch einen Computer ersetzen, aber Sie müssten immer noch das Nervensystem drucken, das wäre auch eine Herausforderung, besonders wenn es um so etwas wie Sehnerven geht, die perfekt funktionieren müssen, um von irgendwelchen zu sein verwenden.

Kann es getan werden?

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Es wird einen enormen biotechnologischen Fortschritt und einige radikale Veränderungen in unserer Einstellung zu Technologie und menschlichem Körper erfordern. Kann es gemacht werden? Ich zögere, "Nein" zu sagen, da es überall um uns herum Beispiele für Dinge gibt, von denen jemand einmal sagte, dass sie nicht getan werden könnten. Der 3D-Druck selbst war Science-Fiction Ultimativer Anfängerleitfaden für den 3D-DruckDer 3D-Druck sollte die neue "industrielle Revolution" sein. Es hat die Welt noch nicht erobert, aber ich bin hier, um Ihnen alles zu erklären, was Sie wissen müssen, um loszulegen. Weiterlesen bis vor kurzem. Wenn wir etwas über die Menschheit wissen, dann überraschen wir uns ständig.

Was denken Sie? Werden wir jemals einen 3D-gedruckten menschlichen Körper sehen? Welchen Nutzen könnte dies möglicherweise haben? Sollten wir überhaupt menschliche Organe drucken (Das glaubt nicht jeder)? Teilen Sie Ihre Gedanken unten!

Bildnachweis: 3D Drucker Über Shutterstock, Virtuelles Bild des menschlichen Herzens mit Kardiogramm, menschliches Skelett von hinten und von vorne - didaktische Anatomieplatte des menschlichen Knochen- und Muskelsystems über Shutterstock.