Hur 3D-utskrift människor kan vara möjlig någon dag

3D-utskrift är allt raseri just nu; folk skriver ut maskindelar, statyer av cosplayers Din nästa konventionssouvenir? En 3D-tryckt Staty av dig! Din nästa konventisouvenir? En 3D-tryckt Staty av dig! Vid geekiga konventioner, skannar Zero Point 3D cosplayers i sitt system som digitala modeller som de sedan kan skriva ut i olika storlekar. Läs mer, modell hem och till och med protetiska händer som ser ut som Iron Man's. Men kanske den mest intressanta saken som för närvarande skrivs ut är mänsklig vävnad.

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

Bioprinting

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

För det första tas celler från en givare och infogas i en kultur som tillåter dem att föröka sig. När tillräckligt många celler har odlats laddas de i en skrivarkassett. Sedan läggs de ner som något annat material som används i en 3D-skrivare. Vad är 3D-utskrift och hur fungerar det exakt? Vad är 3D-utskrift och hur fungerar det exakt? Tänk om du kan skriva ut tredimensionella föremål rakt från en skrivare i ditt hem. När jag var barn i grundskolan tyckte jag att det skulle vara fantastiskt om jag kunde skriva ut pizzaer ... Läs mer. Strukturen är uppbyggd skikt av skikt, med alternerande lager av celler och ett strukturerande material, som kan vara en vattenbaserad gel eller en sockerbaserad substans (ibland är konstgjord byggnadsställning också till hjälp för att skapa den korrekta formen på det stycke som skrivs ut ).

Efter att vävnaden har skrivits ut börjar cellerna av celler att växa ihop, stänga mellanrummen mellan dem och fylla i den avsedda vävnadsstrukturen. När cellerna har smält samman och mognats 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 bioprintande vävnader över standardtransplantationsprocessen är att vävnaden skapas med celler från patientens kropp, vilket avsevärt minskar risken för avstötning, ett tillstånd som uppstår genom kroppen som inte känner igen den implanterade vävnaden. Detta kan orsaka stora problem, och det medicinska samfundet är ganska glatt över potentialen för 3D-utskrift för att minska förekomsten av avslag.

Så vad har bioprintats? Blodkärl, ben (inklusive en skalle), luftstrupen, blåsor, hjärtventiler, hud och till och med örat har framgångsrikt skapats med denna metod. Ett lag i Kina skapade små njurar som fungerade i fyra månader. Men forskare har satt sina synpunkter mycket högre. Några forskare har börjat skriva ut levervävnad, men det är fortfarande uppskattat att trycka på en hel lever tar upp till tio dagar.

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

Edge of Today's Bioprinting Tech

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

Han förutspår att hans lag kommer att kunna montera ett helt hjärta om tre till fem år, och att mänskliga försök kunde börja inom tio år.

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

Teamet syftar till ett sju dagars fönster från det att medicinska laget skördar 50 CCs av fett från en patient (ungefär storleken på två golfbollar) till den tid som hjärtat skrivs ut. Bara sju dagar för att skapa ett helt nytt hjärta. I teorin kommer detta hjärta då att användas för att ersätta alla artificiella medel som för närvarande används för att hålla patientens hjärta på väg.

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, har science fiction och reality verkligheten att inte skilja sig så mycket som vi förväntar oss att bioniska människor: Exoskeleton Technology definierar gränser Bionic Humans: Exoskeleton Technology är omdefinierande gränser Exoskeleton forskning har pågått för över ett sekel, vilket resulterade i ett antal livskraftiga prototyper. Överraskande fokuserar de dock mindre på supermänniska styrka och mer på att förbättra uthållighet och livskvalitet. Läs mer ibland. Avbryt din misstro i några minuter och låt oss genomföra ett tankexperiment.

3D-utskrift av en människa, om möjligt, är fortfarande långt borta. Att skriva ut en lever och ett hjärta är en sak, men det är helt annat att skriva ut hela kroppen. Medan 50 fettkroppar är tillräckliga för att skriva ut de flesta blodkärl i hjärtat finns det en stor mängd material i människokroppen, vilket innebär att vi inte bara behöver hitta en väg att växa tillräckligt med material, men vi skulle Har också en tuff tid att kartlägga allt på rätt sätt.

Ta en snabb titt genom vilken anatomihandbok som helst och du ser att det finns tusentals små bitar som passar perfekt i den välfungerande människokroppen.

Med hur långt datormodellering har kommit, är det dock inte svårt att föreställa sig 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 hela tiden ny medicinsk teknik. Vi har även helt simulerade delar av hjärnan. Och det leder oss till det större problemet.

Jämfört med hjärnan är resten av kroppen barnspel. Det finns 100 miljarder neuroner och 100 biljoner synapser, i en genomsnittlig mänsklig hjärna. Att kunna skriva ut så många neuroner, mycket mindre ansluta dem alla på rätt sätt, kommer att bli extremt svårt. Vi förstår förstås inte ens vilken medvetenhet är tänkande maskiner: vilken neurovetenskap och artificiell intelligens kan lära oss om medvetenhetstänkande maskiner: vilken neurovetenskap och artificiell intelligens kan lära oss om medvetenhet kan bygga konstgjorda intelligenta maskiner och programvaror lär oss om medvetandet , och det mänskliga sinnets natur själv? Läs mer .

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

Självklart kan du bara ersätta hjärnan med en dator, men du måste fortfarande skriva ut nervsystemet, vilket också skulle vara utmanande, särskilt när det gäller något som optiska nerver, som måste fungera perfekt för att vara av någon användning.

Kan det göras?

3D-utskrift 5 Fantastiska 3D-skrivprogram som du måste se för att tro 5 Fantastiska 3D-skrivprogram som du måste se för att tro Vad skulle du göra med en 3D-skrivare? Om folket som utvecklar dessa applikationer har något att säga om det kan du bli förvånad. Läs mer ett människa, om det någonsin kommer att hända, kommer sannolikt att hända långt i framtiden - mycket längre än vad läsare av den här artikeln sannolikt kommer att se.

Det kommer att kräva en stor mängd bioteknologiska framsteg, och några radikala förändringar i hur vi tänker på både teknik och människokroppen. Kan det göras? Jag tvekar att säga “Nej,” eftersom det finns exempel runt oss om saker som någon en gång sa inte kunde göras. 3D-utskrift själv var science fiction 3D-utskrift - Sci-Fi-myt eller verklighet? 3D-utskrift - Sci-Fi-myt eller verklighet? En grundsten för sci-fi sedan genren började, tanken att kunna skapa egna föremål hemma är förståeligt ganska fascinerande. Vem har inte drömt om att ha sin egen replikator som gör kakor ... Läs mer tills nyligen. Om det finns en sak som vi vet om mänskligheten, är det att vi ständigt överraskar oss själva.

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

Bildkrediter: 3D-skrivare Via Shutterstock, Virtuell bild av mänskligt hjärta med kardiogram, mänskligt skelett från den bakre och främre sidan - didaktisk anatomi av mänsklig ben- och muskelsystem via Shutterstock.

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