Wie Menschen im 3D-Druck eines Tages möglich sein könnten

Der 3D-Druck ist derzeit im Trend. Menschen sind Maschinenteile, Statuen von Cosplayern Ihr nächstes Andenken-Souvenir? Eine 3D-gedruckte Statue von dir! Ihr nächstes Kongress-Souvenir? Eine 3D-gedruckte Statue von dir! Bei geeky Konventionen scannt Zero Point 3D Cosplayer als digitale Modelle in ihr System, die dann in verschiedenen Größen gedruckt werden können. Lesen Sie mehr, modellieren Sie Häuser und sogar prothetische Hände, die wie Iron Man aussehen. Aber das interessanteste, was gerade 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 Gewebedrucks wird als Bioprinting bezeichnet, und die Techniken dahinter sind ziemlich beeindruckend.

Zunächst werden Zellen von einem Spender entnommen und in eine Kultur eingefügt, in der sie sich vermehren können. Sobald genügend Zellen gewachsen sind, werden sie in eine Druckerpatrone geladen. Dann werden sie wie jedes andere Material, das in einem 3D-Drucker verwendet wird, festgelegt. Was ist 3D-Druck und wie genau funktioniert es? Was ist 3D-Druck und wie funktioniert es genau? Stellen Sie sich vor, Sie könnten dreidimensionale Objekte direkt von einem Drucker in Ihrer Wohnung aus ausdrucken. Als ich ein Kind in der Grundschule war, dachte ich, es wäre großartig, wenn ich Pizzas ausdrucken könnte… Weiterlesen. Die Struktur ist Schicht für Schicht aufgebaut, mit abwechselnden Zellschichten und einem strukturierenden Material, bei dem es sich um ein Gel auf Wasserbasis oder um eine Substanz auf Zuckerbasis handeln kann (manchmal werden auch künstliche Gerüste verwendet, um die richtige Form des zu druckenden Teils zu schaffen ).

Nachdem das Tissue gedruckt wurde, wachsen die Zellschichten zusammen, schließen die Lücken zwischen ihnen und füllen die gewünschte Gewebestruktur aus. Sobald die Zellen miteinander verschmolzen und gereift sind, ist das Gewebe bereit für Experimente im Labor oder für die Transplantation in einen Menschen, in der Regel die Person, die die Zellen überhaupt gespendet hat.

Einer der großen Vorteile des Bioprinting von Geweben gegenüber dem Standardtransplantationsverfahren besteht darin, dass das Gewebe mit Zellen aus dem Körper des Patienten gebildet wird, was die Abstoßungsmöglichkeiten erheblich verringert, was darauf zurückzuführen ist, dass der Körper das implantierte Gewebe nicht erkennt. Dies kann zu großen Problemen führen, und die medizinische Gemeinschaft ist sehr erfreut über das Potenzial des 3D-Drucks bei der Verringerung der Häufigkeit von Ablehnung.

Was ist also bioprintiert worden? Blutgefäße, Knochen (einschließlich eines Schädels), Luftröhre, Blasen, Herzklappen, Haut und sogar ein Ohr wurden mit dieser Methode erfolgreich hergestellt. Ein Team in China schuf kleine Nieren, die vier Monate lang arbeiteten. Aber die Wissenschaftler haben sich viel mehr vorgenommen. Einige Forscher haben mit dem Drucken von Lebergewebe begonnen, obwohl der Druck einer gesamten Leber noch immer bis zu zehn Tage in Anspruch nimmt.

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

Der Vorsprung der heutigen Bioprinting-Technologie

Das Team, das an der University of Louisville angesiedelt ist und von dem Zellbiologen Dr. Stuart Williams geleitet wird, sagt, dass das “bioficial” Herz wäre eine Kombination aus natürlichen und künstlichen Materialien und würde wahrscheinlich für die Transplantation bei Menschen mit Herzinsuffizienz verwendet werden, die keine Kandidaten für traditionelle künstliche Herzen sind, wie Kinder.

Er sagt voraus, dass sein Team in drei bis fünf Jahren ein ganzes Herz bilden kann und dass Menschenversuche innerhalb des Jahrzehnts beginnen könnten.

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

Das Team strebt ein siebentägiges Fenster an, von dem Zeitpunkt an, zu dem das medizinische Team von einem Patienten (etwa die Größe von zwei Golfbällen) 50 CC Fett gewonnen hat, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Herz gedruckt wird. Nur sieben Tage, um ein völlig neues Herz zu schaffen. In der Theorie wird dieses Herz dann verwendet, um alle künstlichen Mittel zu ersetzen, die derzeit verwendet werden, um das Herz des Patienten in Bewegung zu halten.

Die Zukunft

Wenn wir also Knochen, Blutgefäße, Organe und Haut drucken können, macht es dann nicht Sinn, dass das nächste, worüber Sie nachdenken sollten, der Druck eines vollen Menschen ist? Es klingt wie Science Fiction, aber wie wir gesehen haben, unterscheiden sich Science Fiction und Realität nicht so sehr, wie wir es von Bionic Humans erwarten ein Jahrhundert, was zu einer Reihe praktikabler Prototypen führte. Überraschenderweise konzentrieren sie sich jedoch weniger auf die übermenschliche Kraft als auf die Verbesserung der Ausdauer und der Lebensqualität. Lesen Sie manchmal mehr. Setzen Sie Ihren Unglauben für ein paar Minuten aus und lassen Sie uns ein Gedankenexperiment durchführen.

Der 3D-Druck eines Menschen ist, wenn überhaupt möglich, noch weit entfernt. Eine Leber und ein Herz zu drucken ist eine Sache, aber das Drucken eines ganzen Körpers ist eine völlig andere. Während 50 CC Fett genug sind, um die meisten Blutgefäße des Herzens zu drucken, gibt es eine riesige Menge an Material im menschlichen Körper, was bedeutet, dass wir nicht nur einen Weg finden müssen, um genügend Material zu züchten, sondern auch habe auch eine schwierige Zeit, alles richtig abzubilden.

Werfen Sie einen kurzen Blick durch jedes Lehrbuch der Anatomie und Sie werden feststellen, dass es Tausende von kleinen Teilen gibt, die perfekt in den ordnungsgemäß funktionierenden menschlichen Körper passen.

Mit dem bisherigen Computermodell ist es jedoch nicht schwer vorstellbar, dass wir letztendlich den gesamten menschlichen Körper erfassen können. Wir haben das gesamte menschliche Genom kartiert, Wege gefunden, mit Lasern 3D-Bilder von Menschen zu scannen, und wir entwickeln ständig neue medizinische Technologien. Wir haben sogar Teile des Gehirns vollständig simuliert. Und das bringt uns zum größeren Problem.

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 ist äußerst schwierig, so viele Neuronen drucken zu können, geschweige denn alle auf die richtige Art und Weise zu verbinden. Wir verstehen vermutlich nicht einmal, was Bewusstsein Maschinen sind: Was können Neurowissenschaften und künstliche Intelligenz uns über Bewusstsein beibringen? Denkmaschinen: Was Neurowissenschaften und künstliche Intelligenz uns über Bewusstsein beibringen können Können künstlich intelligente Maschinen und Software den Aufbau von Bewusstsein lernen und die Natur des menschlichen Geistes selbst? Weiterlesen .

Ärzte haben eine Nachbildung eines Gehirns gedruckt, um sie auf die Operation vorzubereiten, und haben ein großes Neuron-Modell gedruckt. Tatsächlich ist es jedoch weit über das hinaus, was wir je gemacht haben.

Natürlich können Sie das Gehirn möglicherweise nur durch einen Computer ersetzen, aber Sie müssen das Nervensystem trotzdem drucken, was auch eine Herausforderung darstellt, insbesondere wenn es um optische Nerven geht, die perfekt funktionieren müssen jede Verwendung.

Kann es gemacht werden?

3D-Druck 5 Erstaunliche 3D-Druckanwendungen, die Sie sehen müssen, um zu glauben 5 Erstaunliche 3D-Druckanwendungen, die Sie sehen müssen, um zu glauben Was würden Sie mit einem 3D-Drucker machen? Wenn die Leute, die diese Anwendungen entwickeln, etwas dazu zu sagen haben, könnten Sie überrascht sein. Lesen Sie mehr Ein Mensch wird, wenn es jemals passieren wird, wahrscheinlich weit in der Zukunft passieren wird - viel weiter, als jeder Leser dieses Artikels wahrscheinlich sehen wird.

Es wird eine große Menge biotechnologischer Fortschritte erforderlich sein und einige radikale Veränderungen in unserem Denken über Technologie und den menschlichen Körper erfordern. Kann es gemacht werden Ich zögere zu sagen “Nein,” weil es um uns herum Beispiele gibt, von denen jemand einmal sagte, dass sie nicht gemacht werden könnten. 3D-Druck selbst war Science-Fiction-3D-Druck - Sci-Fi-Mythos oder Realität? 3D-Druck - Sci-Fi-Mythos oder Realität? Die Idee, eigene Objekte zu Hause zu erstellen, ist verständlicherweise ziemlich faszinierend. Wer hat noch nicht davon geträumt, einen eigenen Replikator zu haben, der Cookies macht… Lesen Sie mehr bis vor kurzem. Wenn wir etwas über die Menschheit wissen, dann überraschen wir uns ständig selbst.

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

Bildnachweis: 3D-Drucker Via Shutterstock, Virtuelles Bild eines menschlichen Herzens mit Kardiogramm, menschliches Skelett aus der Vorder- und Vorderansicht - didaktisches Board der Anatomie des menschlichen knöchernen und muskulären Systems über Shutterstock.

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