Come gli umani della stampa 3D potrebbero essere possibili un giorno

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La stampa 3D è di gran moda in questo momento; le persone stampano parti di macchine, statue di cosplayer La tua prossima convention di souvenir? Una tua statua stampata in 3D!Alle convenzioni geek, Zero Point 3D scansiona i cosplayer nel loro sistema come modelli digitali che possono quindi stampare in una varietà di formati. Leggi di più , case modello e persino mani protesiche che assomigliano a quelle di Iron Man. Ma forse la cosa più interessante che è attualmente in stampa è il tessuto umano.

Come funziona? Cosa può essere stampato? E sarà mai in grado di stampare un essere umano completo? Vediamo cosa hanno da dire la tecnologia e la scienza.

Bioprinting

Il processo di stampa dei tessuti si chiama bioprinting e le tecniche alla base sono piuttosto impressionanti.

Innanzitutto, le cellule vengono prelevate da un donatore e inserite in una cultura che consente loro di moltiplicarsi. Una volta cresciute abbastanza celle, vengono caricate in una cartuccia della stampante. Quindi, sono disposti come

qualsiasi altro materiale utilizzato in una stampante 3D Che cos'è la stampa 3D e come funziona esattamente?Immagina di poter stampare oggetti tridimensionali direttamente da una stampante di casa tua. Quando ero un bambino alle elementari, pensavo che sarebbe stato fantastico poter stampare le pizze ... Leggi di più . La struttura è costruita strato dopo strato, con strati alternati di cellule e un materiale strutturante, che può essere un gel a base d'acqua o una sostanza a base di zucchero (a volte anche l'impalcatura artificiale viene utilizzata per aiutare a creare la forma corretta dell'essere pezzo stampato).

Dopo che il tessuto è stato stampato, gli strati di cellule iniziano a crescere insieme, chiudendo gli spazi tra loro e riempiendo la struttura tissutale prevista. Una volta che le cellule si sono fuse insieme e maturate, il tessuto è pronto per la sperimentazione in laboratorio o per essere trapiantato in un essere umano, in genere la persona che ha donato le cellule in primo luogo.

Uno dei grandi vantaggi dei tessuti per bioprinting rispetto al processo di trapianto standard è che il tessuto viene creato con cellule provenienti da corpo del paziente, riducendo significativamente le possibilità di rigetto, una condizione che deriva dal fatto che il corpo non riconosce l'impianto tessuto. Ciò può causare gravi problemi e la comunità medica è piuttosto entusiasta del potenziale della stampa 3D nel ridurre l'incidenza del rifiuto.

Allora, cosa è stato bioprintato? Con questo metodo sono stati creati con successo vasi sanguigni, ossa (incluso un cranio), trachea, vesciche, valvole cardiache, cute e persino un orecchio. Creato un team in Cina piccoli reni che hanno funzionato per quattro mesi. Ma gli scienziati hanno puntato molto più in alto. Alcuni ricercatori hanno iniziato a stampare tessuti epatici, sebbene si stima che la stampa di un intero fegato richieda fino a dieci giorni.

E un gruppo sta persino lavorando alla stampa 3D di un cuore umano.

The Edge of Today's Bioprinting Tech

Il team, con sede presso l'Università di Louisville e guidato dal biologo cellulare Dr. Stuart Williams, afferma che il cuore "bioficial" sarebbe una combinazione di materiali artificiali, e verrebbero probabilmente utilizzati per il trapianto in persone che soffrono di insufficienza cardiaca che non sono candidate per i cuori artificiali tradizionali, come bambini.

Prevede che la sua squadra sarà in grado di riunire un intero cuore tra tre o cinque anni e che le prove umane potrebbero iniziare entro il decennio.

Se pensi di costruire un aereo, quello che fai è costruire singole parti e poi assemblare. Stiamo facendo la stessa identica cosa con il cuore bioficial.
-Dr. Stuart Williams

Il team punta a una finestra di sette giorni dal momento in cui il team medico raccoglie 50 CC di grasso da un paziente (delle dimensioni di due palline da golf) al momento in cui il cuore viene stampato. Solo sette giorni per creare un cuore completamente nuovo. In teoria, questo cuore verrà quindi utilizzato per sostituire qualsiasi mezzo artificiale che viene attualmente utilizzato per mantenere attivo il cuore del paziente.

Il futuro

Quindi se possiamo stampare ossa, vasi sanguigni, organi e pelle, non ha senso che la prossima cosa a cui pensare sia la stampa di un essere umano completo? Sembra fantascienza, ma, come abbiamo visto, la fantascienza e la realtà tendono a non differire quanto ci aspettiamo Bionic Humans: Exoskeleton Technology sta ridefinendo i limitiLa ricerca sull'esoscheletro è in corso da oltre un secolo, dando vita a numerosi prototipi praticabili. Sorprendentemente, tuttavia, si concentrano meno sulla forza sovrumana e più sul miglioramento della resistenza e della qualità della vita. Leggi di più qualche volta. Sospendi l'incredulità per alcuni minuti e intraprendiamo un esperimento mentale.

La stampa 3D di un essere umano, se possibile, è ancora lontana. Stampare un fegato e un cuore è una cosa, ma stampare un intero corpo è completamente un'altra. Mentre 50 CC di grasso sono sufficienti per stampare la maggior parte dei vasi sanguigni del cuore, c'è un'enorme quantità di materiale nell'uomo body, il che significa che non solo avremmo bisogno di trovare un modo per far crescere abbastanza materiale, ma avremmo anche difficoltà a mappare tutto correttamente.

Dai una rapida occhiata a qualsiasi libro di testo di anatomia e vedrai che ci sono migliaia di minuscoli pezzi che si incastrano perfettamente nel corpo umano correttamente funzionante.

Tuttavia, fino a che punto è arrivata la modellizzazione informatica, non è difficile immaginare che alla fine saremo in grado di mappare l'intero corpo umano. Abbiamo mappato l'intero genoma umano, abbiamo trovato il modo di utilizzare i laser per scansionare immagini 3D di persone e stiamo sviluppando continuamente nuove tecnologie mediche. Abbiamo persino simulato parti del cervello completamente. E questo ci porta al problema più grande.

Rispetto al cervello, il resto del corpo è un gioco da ragazzi. Ci sono 100 miliardi di neuroni e 100 trilioni di sinapsi in un cervello umano medio. Essere in grado di stampare che molti neuroni, e tanto meno collegarli tutti nel modo giusto, sarà estremamente difficile. Probabilmente non capiamo nemmeno cos'è la coscienza Macchine pensanti: ciò che la neuroscienza e l'intelligenza artificiale possono insegnarci sulla coscienzaLa costruzione di macchine e software artificialmente intelligenti può insegnarci sul funzionamento della coscienza e sulla natura della mente umana stessa? Leggi di più .

I medici hanno stampato una replica di un cervello per aiutarli a prepararsi alla chirurgia e ne hanno stampato una grande modello di un neurone, ma in realtà scendere a questo livello di dettaglio è molto al di là di tutto ciò che abbiamo mai fatto fatto.

Naturalmente, potresti semplicemente sostituire il cervello con un computer, ma dovresti comunque stampare il sistema nervoso, che sarebbe anche impegnativo, soprattutto quando si tratta di qualcosa come i nervi ottici, che devono funzionare perfettamente per essere di qualsiasi uso.

Può essere fatto?

Stampa 3D 5 fantastiche applicazioni di stampa 3D che devi vedere per credereCosa faresti con una stampante 3D? Se le persone che sviluppano queste applicazioni hanno qualcosa da dire al riguardo, potresti essere sorpreso. Leggi di più un essere umano, se mai accadrà, probabilmente accadrà molto in futuro, molto più lontano di quanto i lettori di questo articolo possano vedere.

Richiederà un'enorme quantità di progressi biotecnologici e alcuni cambiamenti radicali nel modo in cui pensiamo alla tecnologia e al corpo umano. Si può fare? Esito a dire "no", perché ci sono esempi intorno a noi di cose che qualcuno ha detto una volta che non si poteva fare. La stessa stampa 3D era fantascienza Guida per principianti definitiva alla stampa 3DLa stampa 3D doveva essere la nuova "Rivoluzione industriale". Non ha ancora conquistato il mondo, ma sono qui per parlarti di tutto ciò che devi sapere per iniziare. Leggi di più fino a poco tempo fa. Se c'è una cosa che sappiamo dell'umanità, è che ci sorprendiamo costantemente.

Cosa ne pensi? Vedremo mai un corpo umano stampato in 3D? Quali usi potrebbe servire? Dovremmo anche stampare organi umani (non tutti la pensano così)? Condividi i tuoi pensieri qui sotto!

Crediti immagine: stampante 3d Via Shutterstock, Immagine virtuale del cuore umano con cardiogramma, scheletro umano dalla vista posteriore e anteriore - scheda didattica di anatomia del sistema osseo e muscolare umano tramite Shutterstock.