Hoe mensen in 3D-printing ooit mogelijk kunnen zijn

3D-printen is nu al een rage; mensen zijn machineonderdelen, standbeelden van cosplayers Your Next Convention Souvenir? Een 3D gedrukt standbeeld van jou! Je volgende conventie-souvenir? Een 3D gedrukt standbeeld van jou! Bij geeky conventies scant Zero Point 3D cosplayers in hun systeem als digitale modellen die ze vervolgens in verschillende groottes kunnen afdrukken. Lees Meer, modelwoningen en zelfs prothetische handen die op Iron Man's lijken. Maar misschien is het meest interessante ding dat op dit moment wordt afgedrukt, menselijk weefsel.

Hoe werkt het? Wat kan worden afgedrukt? En zal ooit een volledig mens kunnen drukken? Laten we eens kijken wat de technologie en wetenschap te zeggen hebben.

Bioprinting

Het proces van het afdrukken van weefsel wordt bioprinting genoemd en de technieken erachter zijn behoorlijk indrukwekkend.

Eerst worden cellen van een donor afgenomen en in een cultuur ingevoegd die hen in staat stelt zich te vermenigvuldigen. Nadat voldoende cellen zijn gegroeid, worden ze in een printercartridge geladen. Vervolgens worden ze neergelegd zoals elk ander materiaal dat in een 3D-printer wordt gebruikt. Wat is 3D-printen en hoe werkt het precies? Wat is 3D-printen en hoe werkt het precies? Stel u voor dat u driedimensionale objecten rechtstreeks vanuit een printer bij u thuis kunt afdrukken. Toen ik nog een kind van de lagere school was, dacht ik dat het geweldig zou zijn als ik pizza's kon afdrukken ... Lees meer. De structuur wordt laag voor laag opgebouwd, met afwisselende lagen cellen en een structurerend materiaal, dat een op water gebaseerde gel of een op suiker gebaseerde substantie kan zijn (soms wordt kunstmatige steiger ook gebruikt om de juiste vorm van het stuk te maken dat wordt afgedrukt ).

Nadat het weefsel is afgedrukt, beginnen de lagen cellen samen te groeien, de openingen tussen de cellen te dichten en de beoogde weefselstructuur in te vullen. Als de cellen eenmaal zijn samengesmolten en gerijpt, is het weefsel klaar om te worden geëxperimenteerd in het laboratorium of te worden getransplanteerd in een mens, meestal de persoon die de cellen op de eerste plaats heeft gedoneerd.

Een van de grote voordelen van bioprintweefsels ten opzichte van het standaard transplantatieproces is dat het weefsel wordt gecreëerd met cellen uit het lichaam van de patiënt, waardoor de kans op afstoting aanzienlijk wordt verkleind, een toestand die het gevolg is van het feit dat het lichaam het geïmplanteerde weefsel niet herkent. Dit kan grote problemen veroorzaken en de medische gemeenschap is behoorlijk enthousiast over het potentieel van 3D-printen om de incidentie van afwijzing te verminderen.

Dus wat is er bioprinted? Bloedvaten, botten (waaronder een schedel), luchtpijp, blazen, hartkleppen, huid en zelfs een oor zijn met succes gemaakt met deze methode. Een team in China heeft kleine nieren gemaakt die vier maanden hebben gewerkt. Maar wetenschappers hebben hun vizier veel hoger gesteld. Sommige onderzoekers zijn begonnen met het afdrukken van leverweefsel, hoewel het afdrukken van een volledige lever naar schatting nog tien dagen in beslag neemt.

En een groep werkt zelfs aan het 3D-printen van een menselijk hart.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Het team, gebaseerd aan de Universiteit van Louisville en geleid door celbioloog Dr. Stuart Williams, zegt dat het “bioficial” hart zou een combinatie zijn van natuurlijke en kunstmatige materialen en zou waarschijnlijk worden gebruikt voor transplantatie bij mensen die lijden aan hartfalen en die geen kandidaten zijn voor traditionele kunstmatige harten, zoals kinderen.

Hij voorspelt dat zijn team in staat zal zijn om een ​​heel hart te verzamelen in drie tot vijf jaar, en dat menselijke proeven binnen het decennium kunnen beginnen.

Als je denkt aan het bouwen van een vliegtuig, bouw je dan afzonderlijke onderdelen en assembleer dan. We doen exact hetzelfde met het biologische hart.
-Dr. Stuart Williams

Het team streeft naar een zeven-dagen-venster vanaf het moment dat het medische team 50 CC's vet van een patiënt (ongeveer de grootte van twee golfballen) verzamelt tot het moment waarop het hart wordt afgedrukt. Slechts zeven dagen om een ​​geheel nieuw hart te creëren. In theorie zal dit hart dan worden gebruikt om kunstmatige middelen te vervangen die momenteel worden gebruikt om het hart van de patiënt in leven te houden.

De toekomst

Dus als we botten, bloedvaten, organen en huid kunnen afdrukken, is het dan niet logisch dat het volgende om over na te denken een volledig menselijk wezen is? Het klinkt als science fiction, maar, zoals we hebben gezien, hebben science fiction en realiteit de neiging niet zo veel te verschillen als we Bionic Humans verwachten: Exoskelettechnologie herdefinieert grenzen Bionische mensen: exoskelettechnologie herdefinieert grenzen Exoskeletonderzoek is aan de gang voor meer dan een eeuw, resulterend in een aantal levensvatbare prototypen. Verrassend genoeg richten ze zich echter minder op supermenselijke kracht en meer op het verbeteren van uithoudingsvermogen en kwaliteit van leven. Meer lezen soms. Onderbreek uw ongeloof voor een paar minuten en laten we een gedachte-experiment uitvoeren.

3D-printen van een mens, als het enigszins mogelijk is, is nog ver weg. Het afdrukken van een lever en een hart is één ding, maar het afdrukken van een compleet lichaam is helemaal iets anders. Hoewel 50 CC vet genoeg is om de meeste bloedvaten van het hart te bedrukken, is er een enorme hoeveelheid materiaal in het menselijk lichaam, wat betekent dat we niet alleen een manier zouden moeten vinden om voldoende materiaal te laten groeien, maar we zouden ook heb het ook moeilijk om alles goed in kaart te brengen.

Bekijk snel een anatomiehandboek en je zult zien dat er duizenden kleine stukjes zijn die perfect bij elkaar passen in het goed functionerende menselijke lichaam.

Met hoe ver computermodellering is gekomen, is het echter niet moeilijk om je voor te stellen dat we uiteindelijk in staat zullen zijn om het hele menselijke lichaam in kaart te brengen. We hebben het hele menselijk genoom in kaart gebracht, we hebben manieren gevonden om lasers te gebruiken om 3D-beelden van mensen te scannen, en we ontwikkelen voortdurend nieuwe medische technologie. We hebben zelfs delen van de hersenen volledig gesimuleerd. En dat brengt ons bij het grotere probleem.

Vergeleken met de hersenen is de rest van het lichaam kinderspel. Er zijn 100 miljard neuronen en 100 biljoen synapsen in een gemiddeld menselijk brein. Het kan heel moeilijk zijn om zoveel neuronen te printen, laat staan ​​om ze allemaal op de juiste manier te verbinden. We begrijpen waarschijnlijk niet eens wat bewustzijn Thinking Machines is: wat neurowetenschap en kunstmatige intelligentie ons kunnen leren over bewustzijn Denkmachines: wat neurowetenschap en kunstmatige intelligentie ons kunnen leren over bewustzijn Kan kunstmatig intelligente machines en software ons leren over de werking van bewustzijn en de aard van de menselijke geest zelf? Lees verder .

Artsen hebben een replica van een brein geprint om hen te helpen zich voor te bereiden op een operatie en hebben een groot model van een neuron geprint, maar eigenlijk komt dit detailniveau veel verder dan wat we ooit hebben gedaan.

Natuurlijk zou je in potentie gewoon de hersenen kunnen vervangen door een computer, maar je zou nog steeds het zenuwstelsel moeten printen, wat ook een uitdaging zou zijn, vooral als het gaat om iets als optische zenuwen, die perfect moeten werken om van elk gebruik.

Can It Be Done?

3D-printen 5 Verbazingwekkende 3D-afdruktoepassingen die u moet zien te geloven 5 Verbazingwekkende 3D-afdruktoepassingen die u moet zien om te geloven Wat zou u doen met een 3D-printer? Als de mensen die deze applicaties ontwikkelen er iets over te zeggen hebben, zou je verrast kunnen zijn. Lees Meer een mens zal, als het ooit zal gebeuren, waarschijnlijk ver in de toekomst gebeuren - veel verder dan enige lezers van dit artikel waarschijnlijk zullen zien.

Het vereist een enorme hoeveelheid biotechnologische vooruitgang en een aantal radicale veranderingen in hoe we denken over zowel technologie als het menselijk lichaam. Kan het worden gedaan? Ik aarzel om te zeggen “Nee,” want er zijn voorbeelden overal om ons heen die iemand ooit zei dat niet kon worden gedaan. 3D printen zelf was science fiction 3D Printing - Sci-Fi Myth or Reality? 3D-printen - Sci-Fi-mythe of -realiteit? Een steunpilaar van sci-fi sinds het begin van het genre, het idee om thuis je eigen objecten te kunnen maken is begrijpelijkerwijs heel fascinerend. Wie heeft er niet van gedroomd om zijn eigen replicator te hebben die cookies maakt ... Lees meer tot onlangs. Als er iets is dat we over de mensheid weten, dan is het dat we onszelf voortdurend verrassen.

Wat denk je? Zullen we ooit een 3D-geprint menselijk lichaam zien? Welke toepassingen kan dit eventueel dienen? Moeten we zelfs menselijke orgels afdrukken (niet iedereen denkt van wel)? Deel je gedachten hieronder!

Afbeeldingscredits: 3D-printer via Shutterstock, Virtueel beeld van het menselijk hart met cardiogram, menselijk skelet vanuit het achterste en voorste gezicht - didactisch bord van de anatomie van het menselijke benige en spierstelsel via Shutterstock.

Ontdek meer over: 3D-printen, Bionic-technologie.