Iliustruotasis mokslas: gyvybę gelbsti 3D spausdinti organai

Publikuota: 2016-09-04
Mokslininkams jau pavyko atspausdinti žandikaulį, ausų, odos ir kraujagyslių, tikimasi pagaminti ir daug sudėtingesnių organų. „REUTERS“/„Scanpix“ nuotr.
Mokslininkams jau pavyko atspausdinti žandikaulį, ausų, odos ir kraujagyslių, tikimasi pagaminti ir daug sudėtingesnių organų. „REUTERS“/„Scanpix“ nuotr.
 

Gydytojai jau išnaudoja 3D spausdintuvą – dabar juo galima spausdinti gyvas ląsteles. Mokslininkams jau pavyko atspausdinti žandikaulį, ausų, odos ir kraujagyslių, tikimasi pagaminti ir daug sudėtingesnių organų. Šiuo užmoju siekiama panaikinti ilgas pacientų, laukiančių donorų organų, eiles.

Iš pažiūros sveikas mažylis, vardu Kaiba, sulaukęs šešių savaičių, privertė tėvus gerokai pasijaudinti. Šeimai pietaujant restorane, berniukas staiga nustojo kvėpuoti, stokodamas deguonies jo veidas pamėlo. Ligoninėje gydytojai nustatė, kad dėl neįprastai silpnos vieno iš bronchų (pagrindinio trachėjos atsišakojimo) kremzlės berniuko broncho sienelės neatlaikė spaudimo ir užsivėrė, todėl oras negalėjo patekti į plaučius.

Vaiko gydytojui Glennui Greenui iš Mičigano universiteto (JAV) teko pro ligonio bronchą įleisti vamzdelį, užtikrinantį pastovų oro tiekimą į plaučius. Tokia priemonė buvo tinkama tik laikinai. Gydytojas suvokė, kad norint išlaikyti bronchą atvirą reikės panaudoti specialią papildomą detalę. G. Greenas daugmaž įsivaizdavo, kaip tokia detalė turėtų atrodyti, tačiau nežinojo, kur ją gauti. Puiki idėja į galvą jam šovė pažvelgus į kabinete stovintį spausdintuvą.

Kūdikiui grąžintas gyvenimas

Įprastas rašalinis spausdintuvas yra idealus prietaisas bet kokio dydžio ar stiliaus raidėms ir jų kombinacijoms spausdinti, o ką jau kalbėti apie įvairiausių spalvų paveikslėlius. Palyginti su juo, 3D spausdintuvas yra dar pažangesnis, jis gali nukopijuoti kone kiekvieną objektą, vietoje rašalo liedamas plastiką. Pagrindinė pageidaujamo objekto struktūra spausdinama sluoksnis po sluoksnio, taip tiesiogine prasme auginant jį nuo paviršiaus aukštyn. Daugumos atsarginių detalių arba specialių įrenginių gamyba gali būti sudėtinga ir brangi, jeigu jas reikia išlieti, surinkti arba išpjauti. Mokslininkams, besinaudojantiems 3D spausdintuvu, tereikia nufotografuoti norimą objektą keliais skirtingais kampais, kompiuteriu sumodeliuoti 3D vaizdą ir galiausiai spustelti mygtuką „spausdinti“.

G. Greenas, nieko nelaukdamas, ėmėsi įgyvendinti šią idėją, pasitelkdamas kompiuterinę programą sukūrė detalės, galinčios grąžinti berniukui normalų gyvenimą, dizainą. Jo sugalvotas sprendimas buvo trumpas – šiek tiek platesnio nei bronchas skersmens vamzdelis su įpjovimu, leidžiančiu jį praskėsti ir įtvirtinti ant subliūškusios broncho dalies. Vamzdelyje, palaikančiame atvirą bronchą, turėjo būti pragręžta smulkių skylučių, kad vamzdelį būtų galima lengviau prisiūti prie silpnos broncho sienelės. Baigęs kurti detalės dizainą, gydytojas 3D spausdintuvą papildė biologiškai iriu plastiku ir netrukus rankose jau laikė trūkstamą detalę, visiškai parengtą transplantuoti mažajam Kaibai.

3D spausdintuvu sukurta detalė veikė, kaip tikėtasi. Po operacijos prabėgus septynioms dienoms, gydytojai ėmė pratinti berniuką kvėpuoti savarankiškai. Po trijų savaičių jie jau galėjo ištraukti vamzdelį, tiekusį orą tiesiai į ligonio plaučius ir taip palaikiusį jo gyvybę. Nuo to meto berniukas kvėpavo normaliai. Laikui bėgant, papildoma detalė laipsniškai irs, kremzlinė broncho sienelė atsinaujins ir po trejų metų sugebės funkcionuoti be pagalbinių priemonių.

Išgelbėti tūkstančius gyvybių

Kai kurie gydytojai pažengė dar toliau bandydami patobulinti 3D spausdintuvą taip, kad juo, be „negyvų“ papildomų detalių, būtų įmanoma spausdinti ir gyvas kopijas, galinčias atlikti tikro organo darbą. Tuo siekiama, kad ligoninėse pacientams nereikėtų ilgose eilėse laukti donorų organų. Europos Sąjungoje ir JAV laiku nesulaukę organų kasmet miršta apie 14 tūkstančių žmonių. Jeigu organų spausdinimas 3D pasiteisins, bus galima išgelbėti daugybę gyvybių.

Organai gali būti spausdinami įvairiais būdais, tačiau pagrindiniai yra du. Mokslininkai gali atspausdinti arba organo šabloną, arba patį organą. Pirmuoju būdu 3D spausdintuvas iš biologiškai irių medžiagų atspausdina organo šabloną, į kurį mokslininkai vėliau perkelia gyvas ląsteles. Šioms augant ir įsitvirtinant, šablonas laipsniškai ?ra, kol galiausiai lieka tik gyva organo kopija. Ši technika tinkamiausia organams, kuriuose vyrauja vienas ląstelių tipas, pavyzdžiui, nosiai ar ausims, sudarytoms daugiausia iš kremzlinio audinio ląstelių.

Keli mokslininkai panaudojo spausdintuvą gaminti vamzdelių formoms, turinčioms vidinį ir išorinį paviršius. Mokslininkai tikisi padengti juos skirtingo tipo ląstelėmis, kurios vėliau, formai suirus, susijungtų. Taip bent jau teoriškai būtų galima sukurti žarnyno audinius, kurių vidinę pusę sudaro gleivinės ląstelės, o kitą – raumenų ląstelės. Kol kas nei vienam mokslininkui to padaryti dar nepavyko.

Taikant antrą metodą, šablonas, ant kurio įsitvirtintų ląstelės, nereikalingas. Organas spausdinamas tiesiogiai, vietoje rašalo liejant gyvas ląsteles. 3D spausdintuvas gali būti pripildytas skirtingo tipo ląstelių taip pat, kaip ir paprastas spausdintuvas turi kelias skirtingų spalvų rašalo kasetes.

Viena iš kasečių dažniausiai pripildyta lipnaus gelio, palaikančio ryšį tarp ląstelių ir užpildančio tuščias erdves, pavyzdžiui, kraujagyslių ertmes. 3D spausdintuvas surikiuoja gelį ir skirtingo tipo ląsteles įmantriais raštais ir sluoksniais. Geliui laipsniškai nykstant lieka 3D organas.

Ši technika teikia daug vilčių, bet dar nėra visiškai ištobulinta. Iki šiol ji taikyta keliems organams, tokiems kaip oda arba kraujagyslės, gaminti.

Glazgo universiteto (Škotija) chemikas Leroy Croninas turi kitokių ambicingų 3D spausdintuvų išnaudojimo užmojų. Jis tikisi, kad šie prietaisai artimoje ateityje sukels revoliuciją pacientų aptarnavimo srityje. 2012 m. jis pademonstravo, kaip savo namuose galima atsispausdinti reikalingų vaistų, taigi farmacijos pramonė gali būti palikta užribyje.

Išrašęs receptą, gydytojas galėtų pacientui kartu įteikti kompiuterinę rinkmeną su vaisto formule ir jo sintezės iš paprastų cheminių medžiagų eigą. Rinkmenoje taip pat būtų nurodyta prietaiso, kurio reikia cheminėms reakcijoms atlikti, struktūra.

Sudėjus visus komponentus į asmeninį 3D spausdintuvą, pacientui reikėtų tik spustelti starto mygtuką ir stebėti, kaip susirenka jo „miniatiūrinė laboratorija“, sudaryta iš nedidelių talpyklių, pripildytų būtinų reagentų, ir kanalų, kuriais tie reagentai juda ir yra maišomi, iki patenkant į reakcijos kamerą.

Per kitą etapą spausdintuvo kasetėse esantis plastikas pakeičiamas paprastais cheminiais reagentais ir spausdintuvas paskirsto reikalingas medžiagas tinkamu laiku ir tinkamose vietose. Po kelių valandų pacientas jau pasiima atspausdintus gydytojo išrašytus vaistus. Ir visa tai – nė neiškėlus kojos iš namų.

L. Croninas viliasi, kad ši technologija pagerins žmonių, gyvenančių atokiau nuo vaistinių, gyvenimo kokybę. Metodas taip pat turėtų lemti vaistų kainų mažėjimą, nes vaistų gamintojai sutaupytų pinigų, kurie skiriami gamykloms statyti, taip pat vaistams pakuoti, platinti ir sandėliuoti.

Jeigu L. Cronino viltys pasiteisins, greitai galėsime pradėti tuštinti asmenines vaistinėles ir ruošti vietą 3D spausdintuvui. Vieną dieną, kai tik sugebėsime aptraukti žaizdą odos gabalėliu, atspausdintu iš mūsų pačių ląstelių, į šiukšlių dėžę iškeliaus ir pleistrų pakeliai.

Rašyti komentarą

Rašyti komentarą

Gauk nemokamą LAISVALAIKIO savaitraštį į savo el.pašto dėžutę:

Pasirinkite Jus dominančius NEMOKAMUS savaitraščius:















Svarbiausios dienos naujienos trumpai:



 
Seniausiam pasaulyje piešiniui – 73.000 metų 1

Archeologai skelbia Pietų Afrikoje suradę seniausią pasaulyje meno kūrinį. Manoma, kad tai, kas panašu į mūsų...

Laisvalaikis
2018.09.19
Atradimai „Prospekto“ galerijoje

Kada paskutinį kartą buvote užsukę į gyvūnų iškamšų dirbtuvę, sandariame maišelyje nešini kokiu medžioklės...

Laisvalaikis
2018.09.19
Sigitas Tamkevičius: popiežiaus maršrute – ir buvęs KGB kalėjimas

1983 metais ilgus mėnesius tardomas KGB kalėjime Vilniaus centre tuometinis Kybartų klebonas Sigitas...

Laisvalaikis
2018.09.19
Laukiant popiežiaus, Vilniaus senamiestyje ir prieigose uždrausta statyti automobilius 8

Laukiant savaitgalį į Lietuvą atvykstančio popiežiaus Pranciškaus, visame Vilniaus senamiestyje ir dalyje jo...

Transportas
2018.09.19
Tyrimas rodo: kasdienė aspirino dozė naudos neduoda 2

Sveikata nesiskundžiantys vyresnio amžiaus žmonės neturėtų jos „gerinti“, kasdien išgerdami dozę aspirino,...

Laisvalaikis
2018.09.18
Pirmuoju „SpaceX“ kosmoso turistu taps milijardierius iš Japonijos

Milijardierius iš Japonijos Yusaku Maezawa (g. 1975 m.), taps pirmuoju bendrovės „Space Exploration...

Laisvalaikis
2018.09.18
Geriausi anglų kalbos kursai pradedantiesiems per vieną mėnesį Rėmėjo turinys

Dorota Dovda parašė knygas „Kova su Kalba “, „Mąstymo Metodika“ , „Mokymosi Strategijos“ Tai pirmos trys jos...

Vadyba
2018.09.18
Italijoje aptiktas aukso monetų lobis

Šiaurės Italijos Komo mieste, buvusio „Cressoni“ teatro rūsyje, archeologai patiko daugiau kaip 300 aukso...

Laisvalaikis
2018.09.17
2017-ieji žmonijai buvo rekordiškai sunkūs 1

2017 metai žmonijai buvo patys blogiausi per pastarąjį dešimtmetį. Taip teigia agentūra „Gallup“, atlikusi...

Laisvalaikis
2018.09.17
Mirė aktorė Nijolė Gelžinytė

Eidama 81-uosius Vilniuje mirė teatro ir kino aktorė Nijolė Gelžinytė (1938–2018).

Laisvalaikis
2018.09.17
Taifūno Filipinuose aukų skaičius pasiekė 28

Per Filiponus šeštadienį nusiaubusį taifūną „Mangkhut“ žuvo ne mažiau, kaip 28 žmonės, sekmadienį pranešė...

Laisvalaikis
2018.09.16
Skrudžo Makdako paieškos 2

Genialus šantažuotojas, žaidžiantis katę ir pelę su Vokietijos policija. Tikriausiai jis viską žino apie...

Laisvalaikis
2018.09.16
Saudo Arabijos sosto įpėdinis žengia Petro I pėdomis Premium 3

2018 m. birželio 21-ąją sukako lygiai metai, kai Mohammadas bin Salmanas, dar žinomas MBS trumpiniu, buvo...

Verslo klasė
2018.09.15
Turkijoje brangsta bilietai į Pamukalę ir kitus turistinius objektus

Nuo spalio 1 d. Turkijos grožybes norintiems apžiūrėti turistams teks plačiau atverti pinigines: bilietai į...

Iliustruotoji istorija: Drugelis gali sukelti tornadą

Prieš 50 metų niekam nežinomas meteorologas Edwardas Lorenzas (1917– 2008 m.) paneigė senas gamtos mokslų...

Laisvalaikis
2018.09.15
Vilniuje atidaryta Sigito Gedos vardo alėja 1

Penktadienį Vilniaus Justiniškių mikrorajone (Taikos g.) iškilmingai atidaryta Nacionalinės kultūros ir meno...

Laisvalaikis
2018.09.14
Nereali realybė: mecenatas už milijoną 4

Pagaliau priimtas ir nuo rugsėjo 1 d. įsigaliojęs Lietuvos Respublikos mecenavimo įstatymas palengvėjimo...

Laisvalaikis
2018.09.14
Rasos Vogelius verslo pamokos: apie bakterijas, danus ir lietuvių kuklumą 2

Rasa Vogelius, probiotikus agroverslui gaminančios danų kapitalo UAB „Bioapplications“ vadovė ir steigėja,...

Laisvalaikis
2018.09.14
Šveicarijos kaimelio eksperimentas: gyventojams mokės po 2.200 Eur 2

Šveicarijos miestelio Rheinau gyventojai balsavimu nutarė, kad verta įsivesti mėnesinių bazinių pajamų...

Vadyba
2018.09.14
Mokykla be klasių ir vadovėlių ugdo pasaulio piliečius Rėmėjo turinys 7

Mokykla be klasių, be skambučio. Be vadovėlių. Tokia, kurios vaikai pasiilgsta jau vasaros viduryje. Skamba...

Vadyba
2018.09.14
Parse Error line 0, character 0
Šioje svetainėje naudojame slapukus (angl. „cookies“). Jie padeda atpažinti prisijungusius vartotojus, matuoti auditorijos dydį ir naršymo įpročius; taip mes galime keisti svetainę, kad ji būtų jums patogesnė.
Sutinku Plačiau