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:



 
Gedimino kalno tvarkyba: kurie šlaitai sutvarkyti, o kurių būklė išlieka kritinė? Rėmėjo turinys

Gruodžio mėnesį žiniasklaidoje ir vėl pasirodę bendro pobūdžio pranešimai apie „kritinę Gedimino kalno šlaito...

Laisvalaikis
06:00
Rašytojų sąjungos premija skirta U. Radzevičiūtei

Kasmetinė Lietuvos rašytojų sąjungos premija skirta prozininkei Undinei Radzevičiūtei už istorinį romaną...

Laisvalaikis
2018.12.18
M. Kvietkauskas paskirtas kultūros ministru 1

Literatūrologas Mindaugas Kvietkauskas paskirtas naujuoju kultūros ministru. Tokį dekretą antradienį pasirašė...

Verslo aplinka
2018.12.18
Gražiausios kalėdinės vitrinos 1

Likus savaitei iki didžiųjų metų švenčių, sunku rasti parduotuvių vitrinų, kuriose nespingsėtų lemputės,...

Laisvalaikis
2018.12.17
Dainų šventės auditoriai pasigedo racionalaus finansinio požiūrio

Kultūros ministerija, atlikusi Lietuvos nacionalinio kultūros centro (LNKC) 2018 m. organizuotos Lietuvos...

Laisvalaikis
2018.12.17
Į kultūros ministrus pasiūlytas M. Kvietkauskas 10

Literatūrologas Mindaugas Kvietkauskas, buvęs Lietuvių literatūros ir tautosakos instituto direktorius,...

Verslo aplinka
2018.12.17
Kino klasterio kompleksinės paslaugos padeda laimėti didelius užsakymus Rėmėjo turinys 1

Lietuviškiems filmams sulaukiant vis didesnio populiarumo ir Lietuvai tampant vis patrauklesniu traukos...

Verslo aplinka
2018.12.17
„Titanikas“ rastas vykdant slaptą karinę misiją

Ilgai teigta, kad 1912 m. nuskendusį laivą „Titanikas“ 1985 m. vandenyno dugne surado JAV  mokslininkai.

Laisvalaikis
2018.12.16
D. Katkus: pianisto D. Kirilausko iššūkiai 1

Vykstant nuožmiam popso karui su intelektualia muzikine kultūra, karui, kur popsą visiškai palaiko ir...

Verslo klasė
2018.12.15
Turtingiausi tarpukario Lietuvos žmonės

1918-aisiais susikūrus nepriklausomai Lietuvos valstybei, jos ūkis ant kojų stojosi sunkiai, juolab kad...

Laisvalaikis
2018.12.15
Verslas „Google“ paieškoje: nuo „Ali Express“ iki „Maximos“ ir „Lidl“ kainų lyginimo Premium

Populiariausios „Google“ paieškos verslo segmente rodo, kad lietuviai vis daugiau perka internete, kruopščiai...

Rinkodara
2018.12.14
Dizainerė K. Petraitytė pamokų nuobodulį gydo „Chem žetonais“ 1

Dizainerė Karolina Petraitytė, Vilniaus dailės akademijos studentė, neseniai grįžo iš didžiausio Vidurinių...

Laisvalaikis
2018.12.13
Kultūros indėlis į šalies ekonomiką auga

Lietuvos statistikos departamentas skelbia suskaičiavęs, kad, išankstiniais duomenimis, kultūros sektoriaus...

Laisvalaikis
2018.12.12
FIFA ir VMI – tarp populiariausių „Google“ paieškų Lietuvoje

„Google“ paieškų viršūnėje Lietuvoje – pasaulio futbolo čempionatas FIFA ir „Eurovizija“. Nedaug atsilieka ir...

Rinkodara
2018.12.12
„Time“ Metų žmogumi paskelbė persekiojamus žurnalistus

„Time“ Metų žmogumi paskelbė „Sergėtojus“ („The Guardians“) – taip žurnalas pavadino dėl savo darbo...

Laisvalaikis
2018.12.12
„EGLĖ apartamentai“ - apdovanoti prestižiniu apdovanojimu Rėmėjo turinys 4

Aukštą kartelę pajūrio architektūrai iškėlęs projektas - analogo Baltijos regione neturintys prabangūs

Laisvalaikis
2018.12.12
Lengvatą kino gamintojams pratęs iki 2024 m.

Seimas leido dar penkeriems metams – iki 2023 m. pabaigos pratęsti pelno mokesčio lengvatą kino gamintojams,...

Laisvalaikis
2018.12.11
K. Kirtiklis: Th. Hobbesas ilgisi tvirtos rankos

Kaip blogai mes gyvename! Aplink tvyro plika akimi matoma sumaištis – korumpuoti politikai savivaliauja,...

Verslo klasė
2018.12.09
Aidas Puklevičius: šnipai, kuriuos visi mato Premium 8

Senais gerais laikais slaptojo agento profesiją gaubė šilkinė aureolė. Gausybės romanų ir filmų išdresiruoti...

Verslo klasė
2018.12.08
Mirga Gražinytė: dirigavimas nėra tik vyrų sritis 1

Vargu ar ką nustebino, tarp šešių šių metų Nacionalinės Lietuvos kultūros ir meno premijos laureatų išgirdus...

Laisvalaikis
2018.12.08

Verslo žinių pasiūlymai

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