טכנולוגיות תלת מימד

עולם המדע הבדיוני של איברים מודפסים בתלת מימד

עולם המדע הבדיוני של איברים מודפסים בתלת מימד


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.

חזור לזה שוב עם הדפסת התלת מימד. כפי שהזכרנו במאמרים קודמים על ייצור תוספים, הדפסת תלת ממד תמשיך להשפיע כמעט על כל ענף גדול ברחבי העולם כולל שירותי בריאות. כבר ראינו כיצד הדפסת תלת מימד עשויה להועיל לתעשיית הבריאות עם המגיפה האחרונה של נגיף הכורון.

חברות הדפסה תלת מימד מובילות כמו פחמן, פרוסה ריסרץ 'ופורמלאבס מדפיסות מגן פנים, מסכות וכלי בית חולים מכריעים עבור אנשי מקצוע בתחום הבריאות. קהילת הדפסת התלת מימד הכוללת עבדה קשה כדי להקל על הלחץ על רשתות אספקה ​​וממשלות.

הדפסת תלת מימד טומנת בחובה הבטחה לשנות את ענף הבריאות באופן טוב יותר להציע למטופלים דברים כמו תרופות חכמות יותר ופרוטזה מותאמת אישית. עם זאת, כמו משהו מתוך הסרט "האדם האפל" משנת 1990, יתכן והדבר הופך להיות מקובל לרופאים להדפיס איברים לטיפול בחולים. למעשה, זה כבר קורה. חוקרים מאוניברסיטאות מובילות שונות הדפיסו תלת מימד איברים אנושיים מתפקדים מרכזיים. נכון לעכשיו, ברחבי העולם ובמיוחד בארצות הברית מחסור באיברים הוא דאגה בריאותית הולכת וגוברת.

איברים מודפסים בתלת מימד עשויים להציל את חייהם של אנשים

בשל הביקוש העצום לאיברים, ההערכה היא כי900,000 ניתן היה למנוע מקרי מוות בכל שנה באמצעות איברים מהונדסים. נכון לעכשיו, בארצות הברית יש 113,000 גברים, נשים וילדים ברשימת ההמתנה הארצית להשתלות החל מיולי 2019. למרבה הצער, בממוצע,20 אנשים מתים בכל יום בהמתנה להשתלה, ובכל 10 דקות אדם חדש מתווסף לרשימת ההמתנה. איברים מודפסים בתלת מימד הם פיתרון בר-קיימא. יתרה מכך, איברים מהונדסים אלה חורגים הרבה מהיתרונות המעשיים שלהם מאחר ואיברים מהונדסים חדשים אלה הם חסכוניים מאוד.

לדוגמא, על פי הקרן הלאומית להשתלות, השתלת כליה רגילה יכולה בממוצע לעלות מעלה $300,000ואילו מדפסת ביו תלת מימד, המדפסת ששימשה ליצירת איברים מודפסים בתלת מימד, יכולה לעלות כמו $10,000 עם עלויות שצפויות לרדת עם התפתחות הטכנולוגיה בשנתיים הקרובות. אנשי מקצוע וחוקרים נרגשים מהגיל הקרוב של איברים מודפסים בתלת מימד.

היום אנו הולכים לחקור את ההשלכות של הדפסת ביו תלת מימד, האתגרים, היתרונות והנושאים הפוטנציאליים של מוצר חדש ומהפכני זה. במהלך השנתיים הבאות, הביקוש להדפסה ביולוגית רק צפוי לגדול.

היסודות: מהו ביו-הדפסה תלת-ממדית?

ייתכן שתשמע את התהליך של איברים מודפסים בתלת מימד המתוארים כהדפסה ביולוגית תלת ממדית, כאשר המוצרים הסופיים (איברים) נקראים איברים מהונדסים. בקיצור, תהליך הביו-פרינטינג דומה להרבה מתהליכי ייצור התוספים המוכרים לכם. עם זאת, במקרה זה, ייצור תוספים, התהליך כולל שילוב של תאים וגורמי גדילה ליצירת מבנה דמוי רקמות ובסופו של דבר איברים. חשוב על מדפסת ה- FDM הרגילה שלך. רוב הסיכויים שיש לך אחד על שולחן העבודה שלך עכשיו, או שראית אחד כזה בפעולה. התהליך דומה מאוד.

כשרוצים להדפיס תלת מימד, הדבר הראשון שעליכם לעשות הוא ליצור מודל דיגיטלי, אשר בתורו מודפס לאובייקט תלת ממדי פיזי באמצעות תרמופלסט, שכבה אחר שכבה. Bioprinting פועל באופן דומה, כאשר החוקרים יוצרים מודל של הרקמה שהם רוצים ליצור ואחריו תהליך ההדפסה שהוא האובייקט הסופי שכבה אחר שכבה. עם זאת, מכיוון שמדפסות משתמשות בתאים סטריליים, יש להכין כראוי את הרזולוציה של ההדפסה (גובה השכבה) ומבנה המטריצה ​​להדפסה.

אם מפרקים את זה עוד יותר, דומים מאוד לדפוס ה- SLA שלפני ואחרי הייצור, יש צעדים ספציפיים שננקטים על מנת להבטיח כי האיברים מודפסים כראוי. בראש ובראשונה, בשלב ההפקה המקדימה, אנשי מקצוע בתחום הרפואה יוצרים את המודל הדיגיטלי להדפסתם באמצעות טכנולוגיות כמו סריקות טומוגרפיה ממוחשבת וסריקות הדמיה תהודה מגנטית. לאחר מכן מכינים ומדברים מדפסות לפני ההדפסה כאמצעי לייעול כדאיות התאים.

לאחר מכן, הדגם נשלח למדפסת. במקום להשתמש בתרמופלסט, החוקרים משתמשים בכלי ביו כדי להדפיס את המבנים שלהם. דיו Bioink מוחלח שכבה אחר שכבה בעובי ממוצע של כ 0.5 מ"מ או פחות. עם זאת, ממש כמו נימה, הביו -ink מונח במחסנית מדפסת ומשמש ליצירת המודל התלת-ממדי הפיזי. לבסוף, בשלב שלאחר הייצור, לאחר סיום ההדפסה, החוקרים מגרים את החלק בצורה מכנית וכימית כדי להבטיח יצירת מבנים יציבים. תהליך התמצקות האיבר נעזר בדרך כלל באור UV, כימיקלים ספציפיים, או אפילו מדי פעם בחום.

ביו-אנק הוא "הנימה" המשמשת במדפסי ביו

כאמור לעיל, Bioink משמש ליצירת רקמות מלאכותיות המעוצבות במהלך תהליך ההדפסה התלת ממדית. תכונות שונות מרובות הופכות את Bioink למושלם באופן ייחודי למשימה המדויקת. לאחר בדיקה נוספת, היית מבין שביו-אינק זה מורכב מתאים ומחומר נשא, שהוא בדרך כלל ג'ל ביופולימר.

אף על פי שניתן לייצר ביו-סינקים לחלוטין מתאים, יש צורך בג'ל ביו-פולימר כדי להחזיק את התאים במקום, ומאפשר להם לגדול, להתפשט ואף להכפיל, ולהגן על התאים במהלך תהליך ההדפסה התלת-ממדי. ללא ג'ל ביו-פולימר זה, תהליך רקמת ההדפסה בתלת מימד יהיה הרבה יותר קשה.

כאשר מודפסים באמצעות מדפסת FDM, הזרבובית המשמשת לתהליך ההדפסה מחוממת לטמפרטורות גבוהות כדי להמיס את הפלסטיק וליצור את החלק המיועד. כאשר משתמשים במדפסת הביולוגי התלת-ממדי, התהליך זהה ומדגיש שוב את חשיבות הפולימר. כאשר ביו -ink עוברת דרך זרבובית המדפסת, אסור שהחום "יבשל" את התא.

הג'ל הביו-פולימרי מונע מהתאים להתחמם מדי בתהליך ההדפסה. יתרה מכך במהלך אותו תהליך, התכונות הוויסקואלסטיות של הג'ל עוזרות למנוע את פגיעת התאים במהלך תהליך ההחלפה החוצה מהזרבובית במהלך ההדפסה.

עכשיו, אם אתה תוהה מה עוד אתה עלול למצוא במרק הסלולרי המיני של ביו-אנקים, היום יש לך מזל. כפי שנאמר על ידי הצוות ב- All3DP, "... ביו-סינקים מסתמכים על שילוב של מספר פולימרים כדי להשיג איזשהו אמצע שבו מכבדים מגבלות כימיות, פיזיקליות וביולוגיות." בדרך כלל, Bioink עשוי לכלול כל דבר, החל מחומצה היאלורונית וכלה בקולגן, אלגינאט, תאית ואפילו משי.

האם אנשים כבר הדפיסו איברים בתלת ממד?

התשובה הקצרה, כן. עוד בשנת 2017, צוות מהנדסים מאוניברסיטת פוהנג למדע וטכנולוגיה פיתח ותלת מימד הדפיס את מה שכינו "כלי דם ביו" על ידי שימוש בחומרים מגוף האדם כתבנית לתהליך. כלי הדם תפקד יפה בלי בעיות בכלל. בעוד שחוקרים מאוניברסיטת הרווארד, רק שנה קודם לכן פיתחו סוג חדש של ביו -ink במיוחד עבור הכליות, מה שאפשר לצוות החוקרים ליצור חלקים פונקציונליים מכריעים של הכליה.

בעוד צוות של הסטארטאפ להדפסה ביולוגית Organovo, בסן דייגו, כבר המשיך להדגים כי הוא יכול להדפיס כתמי כבד אנושיים ולהשתילם בעכברים. עם זאת, המטרות של צוות אורגנובו לא נעצרות שם. כאמור באתר האינטרנט שלהם, "אנו חלוצים מערך ייחודי של יכולות טיפוליות וטיפול בתרופות המבוססות על יכולתנו המהפכנית לרקמות טביעת ביו תלת מימדיות המדמות היבטים מרכזיים בביולוגיה ומחלות אנושיות. אנו שואפים לשנות את פני הרפואה באמצעות פיתוח קליני של טיפולים ברפואה מתחדשת לטיפול במחלות ובאפשרות גילוי תרופות טרנספורמציות. "

ניסויים בבני אדם להשתלות כבד יכלו להתחיל כבר השנה. הרעיון של הדפסה ביולוגית של איברים אנושיים אינו עוד רעיון מדע בדיוני רחוק. חוקרים מחברות פרטיות ואוניברסיטאות מובילות הדפיסו אוזניים, ריאות ואפילו לב.

טכנולוגיית הדפס ביולוגית רחוקה מלהיות מושלמת

כן, היו מספר מאמצים מוצלחים ביצירת רקמות ואיברים מהונדסים. עם זאת, לטכנולוגיה עדיין יש דרכים לעבור לפני שהיא תותאם לחלוטין בבתי חולים הקרובים אליך. יש כמה מכשולים ברורים שאנחנו צריכים להתגבר עליהם.

ראשית, הדפס ביולוגי צריך להיות מהיר יותר, כמו גם להיות מסוגל לייצר רקמות ברזולוציה גבוהה יותר. היכולת להדפיס תלת מימד איבר תוך מספר שעות או דקות עשויה להפוך את ההדפסה התלת מימדית למושכת יותר מבחינה מסחרית. בעוד שהרזולוציה הגבוהה יותר תאפשר אינטראקציה ושליטה טובים יותר בסביבת התלת מימד.

שנית, אנו זקוקים ליותר ביו-חומר. כרגע זה כמו להדפיס רק עם כמה חוטים. בדיוק כמו עם מדפסת FDM או אפילו מדפסת SLA, אתה משתמש בחומרי הדפסה שונים כדי להתמודד עם עבודות שונות.

הדבר תקף גם לעולם הביו-בינק ולטיפולים המורכבים והסוגים השונים של טיפולי רקמה רפואית שאנשים עשויים להזדקק להם. עם זאת, הטכנולוגיה מרגשת וכאמור לעיל, תוכל להציל מיליוני חיים בקרוב. התחרות הגוברת במגזר הפרטי עשויה לסייע בהבאת החידוש המהיר הדרוש בכדי להפוך את הדפסת התלת מימד לקיימת.

מה אתה חושב על עולם ההדפסה התלת ממדית בתלת ממד? האם טכנולוגיה זו תחולל מהפכה בענף הבריאות?


צפו בסרטון: MONOPRICE Select Mini 3D Printer - 3D Printing DARTH VADER (יוני 2022).


הערות:

  1. Nisr

    כמומחה, אני יכול לעזור. נרשמתי במיוחד להשתתף בדיון.

  2. Rickey

    יש עוד תקלות

  3. Giannes

    Your thought is brilliant

  4. Drago

    Very interesting thoughts, well told, everything is just laid out on the shelves

  5. Edward

    פרצה את הנורמות



לרשום הודעה