3D-technologieën

De sciencefictionwereld van 3D-geprinte orgels

De sciencefictionwereld van 3D-geprinte orgels


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Weer terug met het 3D-printen. Zoals we in eerdere artikelen over additive manufacturing hebben vermeld, zal 3D-printen gevolgen hebben voor zowat elke grote industrie over de hele wereld, inclusief de gezondheidszorg. We hebben al gezien hoe 3D-printen de gezondheidszorg ten goede kan komen met de recente pandemie van het coronavirus.

Toonaangevende 3D-printbedrijven zoals Carbon, Prusa Research en Formlabs printen gelaatsschermen, maskers en cruciale ziekenhuishulpmiddelen voor zorgprofessionals. De algehele 3D-printgemeenschap heeft hard gewerkt om de druk op toeleveringsketens en overheden te verlichten.

3D-printen houdt de belofte in om de gezondheidszorg ten goede te veranderen en patiënten dingen te bieden als slimmere medicijnen en hyper-aangepaste protheses. Echter, zoals bij iets uit de film Dark Man uit 1990, kan het voor doktoren gemeengoed worden om organen af ​​te drukken om patiënten te behandelen. In feite gebeurt het al. Onderzoekers van verschillende vooraanstaande universiteiten hebben 3D-geprinte belangrijke functionerende menselijke organen. Momenteel vormen orgaantekorten over de hele wereld, en vooral in de Verenigde Staten, een belangrijk groeiend gezondheidsrisico.

3D-geprinte orgels kunnen mensenlevens redden

Vanwege de enorme vraag naar orgels wordt dat geschat900,000 sterfgevallen per jaar kunnen worden voorkomen met behulp van kunstmatige organen. Momenteel zijn er in de Verenigde Staten 113,000 mannen, vrouwen en kinderen die sinds juli 2019 op de nationale wachtlijst voor transplantaties staan. Helaas20 mensen sterven elke dag wachten op een transplantatie, terwijl elke 10 minuten een nieuwe persoon aan de wachtlijst wordt toegevoegd. 3D-geprinte orgels zijn een haalbare oplossing. Sterker nog, deze geconstrueerde orgels gaan veel verder dan de praktische voordelen ervan, aangezien deze nieuwe geconstrueerde orgels zeer kosteneffectief zijn.

Zo kost een standaard niertransplantatie volgens de Landelijke Stichting voor Transplantaties gemiddeld meer dan $300,000, terwijl een 3D-bioprinter, de printer die wordt gebruikt om 3D-geprinte orgels te maken, zo weinig kan kosten als $10,000 met kosten die naar verwachting zullen dalen naarmate de technologie de komende jaren evolueert. Medische professionals en onderzoekers zijn enthousiast over het komende tijdperk van 3D-geprinte organen.

Vandaag gaan we de implicaties van 3D-bioprinting, de uitdagingen, voordelen en mogelijke problemen van dit revolutionaire nieuwe product verder onderzoeken. De verwachting is dat de vraag naar bioprinting de komende jaren alleen maar zal toenemen.

De basis: wat is 3D-bioprinting?

U kunt het proces van 3D-geprinte orgels horen dat wordt beschreven als 3D-bioprinting, waarbij de eindproducten (orgels) engineered orgels worden genoemd. Kortom, het proces van bioprinting is vergelijkbaar met veel van de additive manufacturing-processen die u kent. In dit geval, bij additive manufacturing, omvat het proces echter het combineren van cellen en groeifactoren om een ​​weefselachtige structuur en uiteindelijk organen te creëren. Denk aan uw standaard FDM-printer. De kans is groot dat je er nu een op je bureaublad hebt staan ​​of er een in actie hebt gezien. Het proces lijkt erg op elkaar.

Als u iets wilt 3D-printen, moet u eerst een digitaal model maken, dat vervolgens met behulp van thermoplast laag voor laag wordt geprint tot een fysiek 3D-object. Bioprinting werkt op dezelfde manier, waarbij onderzoekers een model maken van het weefsel dat ze willen maken, gevolgd door het printproces dat laag voor laag het laatste object is. Omdat printers steriele cellen gebruiken, moeten de resolutie van de afdruk (laaghoogte) en de matrixstructuur goed worden voorbereid voor de afdruk.

Als we het verder uitsplitsen, dat sterk lijkt op de pre- en postproductie van SLA-afdrukken, zijn er specifieke stappen die onderzoekers nemen om ervoor te zorgen dat orgels correct worden afgedrukt. Eerst en vooral creëren medische professionals tijdens de preproductiefase het digitale model voor hun afdruk met behulp van technologieën zoals computertomografiescans en magnetische resonantiebeeldvormingsscans. Printers worden vervolgens voorbereid en gesteriliseerd voordat ze worden afgedrukt als een middel om de levensvatbaarheid van de cellen te optimaliseren.

Vervolgens wordt het model naar de printer gestuurd. In plaats van een thermoplast te gebruiken, gebruiken onderzoekers bioink om hun structuren te printen. Bioink-inkt wordt laag voor laag geëxtrudeerd met een gemiddelde dikte van ongeveer 0,5 mm of minder. Toch wordt de bioink, net als een filament, in een printercartridge geplaatst en gebruikt om het fysieke 3D-model te maken. Ten slotte, tijdens de postproductiefase, nadat de afdruk is voltooid, stimuleren onderzoekers het onderdeel mechanisch en chemisch om de creatie van stabiele structuren te verzekeren. Het proces van het stollen van het orgel wordt meestal geholpen door UV-licht, specifieke chemicaliën of zelfs af en toe warmte.

Bioink is het "filament" dat wordt gebruikt in bioprinters

Zoals hierboven vermeld, wordt Bioink gebruikt om de kunstmatige weefsels te maken die zijn gemodelleerd tijdens het 3D-bioprintproces. Meerdere verschillende eigenschappen maken Bioink op unieke wijze perfect voor de precieze taak die voorhanden is. Bij nadere inspectie zou je je realiseren dat deze bioink is opgebouwd uit cellen en een dragermateriaal, meestal een biopolymeergel.

Hoewel bioinks volledig uit cellen kunnen worden gemaakt, is deze biopolymeergel nodig om de cellen op hun plaats te houden, zodat ze kunnen groeien, verspreiden en zelfs vermenigvuldigen, waardoor de cellen worden beschermd tijdens het 3D-printproces. Zonder deze biopolymeergel zou het proces van 3D-printen van weefsel veel moeilijker zijn.

Bij het afdrukken met een FDM-printer wordt het mondstuk dat voor het afdrukproces wordt gebruikt, verwarmd tot hoge temperaturen om het plastic te smelten en het beoogde onderdeel te creëren. Bij gebruik van de 3D-bioprinter is het proces hetzelfde en benadrukt opnieuw het belang van het polymeer. Als bioink door het mondstuk van een printer gaat, mag de warmte de cel niet "koken".

De biopolymeergel zorgt ervoor dat de cellen tijdens het printproces niet te warm worden. Zelfs nog meer tijdens ditzelfde proces, helpen de visco-elastische eigenschappen van de gel voorkomen dat de cellen worden beschadigd tijdens het extrusieproces uit de spuitmond tijdens het afdrukken.

Als je je afvraagt ​​wat je nog meer zou kunnen vinden in de mini-cellulaire soep van bioinks, heb je vandaag geluk. Zoals het team van All3DP stelt: "... bioinks vertrouwen op een combinatie van verschillende polymeren om een ​​soort middenweg te bereiken waar chemische, fysische en biologische beperkingen worden gerespecteerd." Bioink kan meestal alles bevatten, van hyaluronzuur tot collageen, alginaat, cellulose en zelfs zijde.

Hebben mensen al 3D-geprinte orgels?

Het korte antwoord, ja. In 2017 ontwikkelde een team van ingenieurs van de Pohang University of Science and Technology wat zij "bio-bloedvaten" noemden en 3D-geprint door materialen uit het menselijk lichaam te gebruiken als sjabloon voor het proces. Het bloedvat functioneerde prachtig zonder problemen. Terwijl onderzoekers van de Harvard University slechts een jaar eerder een nieuw type bioink ontwikkelden, specifiek voor de nieren, waardoor het team van onderzoekers cruciale functionele onderdelen van de nier kon creëren.

Terwijl een team van de bioprinting-startup Organovo, in San Diego, al heeft aangetoond dat het menselijke leverpleisters kan printen en deze in muizen kan implanteren. Maar de doelen van het Organovo-team houden daar niet op. Zoals vermeld op hun website: “We pionieren met een unieke reeks mogelijkheden voor therapeutische en medicijnprofilering op basis van ons revolutionaire vermogen om 3D-sd-bioprinting van weefsels te maken die de belangrijkste aspecten van menselijke biologie en ziekte nabootsen. We streven ernaar om het aanzien van de geneeskunde te veranderen door klinische ontwikkeling van regeneratieve geneesmiddeltherapieën voor de behandeling van ziekten en door translationele geneesmiddelenontdekking mogelijk te maken. "

Proeven met mensen voor levertransplantaties zouden al dit jaar kunnen beginnen. Het idee van het bioprinten van menselijke organen is niet langer een verre sciencefiction-idee. Onderzoekers van particuliere bedrijven en vooraanstaande universiteiten hebben oren, longen en zelfs een hart geprint.

Bioprinttechnologie is verre van perfect

Ja, er zijn meerdere succesvolle pogingen gedaan om geconstrueerde weefsels en organen te creëren. De technologie heeft echter nog een lange weg te gaan voordat deze volledig is aangepast in ziekenhuizen bij u in de buurt. Er zijn enkele voor de hand liggende hindernissen die we moeten overwinnen.

Ten eerste moet bioprinting sneller worden en ook weefsels met een hogere resolutie kunnen produceren. Als je een orgel binnen een paar uur of minuten kunt 3D-printen, zou het 3D-bioprinting commercieel veel aantrekkelijker kunnen worden. Terwijl de hogere resolutie betere interactie en controle in de 3D-micro-omgeving mogelijk zou maken.

Ten tweede hebben we meer biomateriaal nodig. Op dit moment is het alsof je met slechts een paar filamenten print. Net als bij een FDM- of zelfs SLA-printer, gebruik je verschillende printmaterialen om verschillende klussen aan te pakken.

Hetzelfde geldt voor de wereld van bioink en de complexe en verschillende soorten medische weefselbehandelingen die mensen nodig kunnen hebben. Desalniettemin is de technologie opwindend en kan, zoals hierboven vermeld, binnenkort miljoenen levens redden. Toenemende concurrentie in de particuliere sector zou kunnen bijdragen aan de snelle innovatie die nodig is om 3D-printen levensvatbaar te maken.

Wat vind je van de wereld van 3D-bioprinting? Zal deze technologie een revolutie teweegbrengen in de gezondheidszorg?


Bekijk de video: Award Winning CGI Animated Short Film: The Eye by Onion Skin Studio. CGMeetup (Juni- 2022).


Opmerkingen:

  1. Ansell

    Ja, de echte waarheid

  2. Denzell

    Prachtig, dit is een leuke mening

  3. Moshakar

    Ik dank voor zeer waardevolle informatie. Het was erg nuttig voor mij.

  4. Fenrir

    Bravo, je werd bezocht door uitstekende gedachte

  5. Keshakar

    Volgens mij bega je een fout. Ik kan het bewijzen.

  6. Pleoh

    Is het absoluut met je eens. Hierin is iets het goede idee. Ik bewaar hem.



Schrijf een bericht