Organe artificiale – să fie colectate sau să fie crescute

Pe 14 februarie 1911 s-a născut doctorul și inventatorul Willem Kolf. A intrat în istoria medicinei ca o persoană care a folosit pentru prima dată un rinichi artificial, un dispozitiv pentru hemodializă. Astăzi, hemodializa este utilizată peste tot și ajută pacienții cu boli renale severe prelungindu-le viața. Cu toate acestea, un rinichi artificial poate înlocui doar temporar funcțiile organului defect, iar acești pacienți rămân în linie pentru transplant. O situație similară se observă și în alte domenii, de exemplu valvele mecanice ale inimii necesită înlocuirea periodică. Medicina modernă încearcă să rezolve această problemă și să creeze organe care să ajute pe deplin bolnavii. De fapt, ele ar fi o alternativă deplină la transplant.

Cum să faci un organ?

Pentru ca un organ artificial să funcționeze pe deplin în corpul uman, acesta trebuie să fie identic cu cel natural. De fapt, trebuie să fie facut din celule și să nu fie recoltat din materiale artificiale. Practic, toate organele umane sunt compuse din trei componente: matricea (scheletul de colagen), mai multe tipuri de celule responsabile pentru funcțiile organului și rețeaua vasculară, datorită cărora este alimentat cu sânge. Bioingineria merge astăzi în două direcții pentru a crea astfel de structuri:

  • Matricea artificială a polimerilor crește în celule care se divizează treptat, o corodează, o înlocuiesc și se transformă în țesut viu de o anumită formă.
  • Bio imprimanta, in care corpul este “imprimat” strat cu strat. În cazul acesteia, este dificil să se creeze structuri biologice complexe, de exemplu, țesuturi cardiace, ale căror celule trebuie să răspundă în mod corect impulsurilor, asigurând contracția sincronă. În același timp, variante mai simple, cum ar fi pielea și cartilajul, au fost “tipărite” activ de mai mulți ani de către companii.

O altă variantă a creșterii organelor este reproducerea dezvoltării embrionare. Metoda se bazează pe faptul că orice organ uman se supune multor transformări înainte de a lua o formă finală. Această direcție este foarte promițătoare, dar astăzi dezvoltarea este la începutul drumului, cercetătorii pot trece doar prin primele etape ale dezvoltării.

Bioingineerii pot să creeze două tipuri de structuri: organe și organoide. Organoidele sunt obiecte mici, fragmente care nu repetă forma unui organ, dar sunt înzestrate cu anumite funcții ale acestuia. Desigur, ele nu sunt potrivite pentru transplanturi, dar joacă un rol important din punct de vedere științific. Acestea pot sa testeze medicamente, studiază corpul uman și fac diverse experimente. 

Cartilaj

Cartilajul este unul dintre cele mai simple țesuturi pentru reproducerea artificială. Este practic lipsit de vase de sânge și reproducerea rețelei vasculare este cea mai dificilă sarcină pentru bioingineri. Unul dintre primii care au încercat să facă un țesut funcțional a fost omul de știință al Universității din Bristol, care în 2006 a restaurat cu succes cartilajul articulațiilor genunchiului. Astăzi, cu ajutorul țesuturilor artificiale, se poate restabili septul nazal și auricul.

În Institutul Elvețian Karolinska au fost efectuate transplanturi de trahee artificiale, dar, din păcate, multe cazuri au fost fatale. În același timp, cercetările și experimentele din domeniul traheei și al creșterii arborilor bronșici se desfășoară în continuare. În special, ei încearcă să creeze tuburi de respirație și structuri de sprijin pentru bronhii.

Piele

Pielea artificială este chiar mai bună, astăzi există mai multe mărci sub care este fabricată (Alloderm, Celaderm, Dermagraft). Opțiunea cea mai simplă arată ca o matrice goală, care este suprapusă peste zona afectată și treptat îngroșată cu celule ale destinatarului. Acest lucru permite vindecarea rapida a daunelor și, în același timp, elimină cicatricile. Materialele mai complexe nu conțin numai matricea, ci și celulele vii. Astfel de opțiuni sunt utilizate pentru tratament și pentru cercetare. În special, companiile de cosmetologie le folosesc pentru a testa produsele lor. Astăzi, pielea artificială este primul organ artificial, aprobat de organizația americană FDA.

În 2019, cercetătorii de la Universitatea din Connecticut și de la Universitatea din Toronto au prezentat o nouă dezvoltare : pielea artificială avansată. În special, este echipată cu senzori care monitorizează presiunea, câmpul magnetic și alți indicatori. Deși aceasta este doar o dezvoltare, oamenii de știință spun că în viitor pot fi utilizați atunci când lucrează în industrii periculoase, precum și pentru a restabili sensibilitatea după arsuri sau alte răniri.

Vezica urinara si sistemul urinar

Medicii au reușit să creeze o vezică artificială din intestine pentru o perioadă relativ lungă de timp. Majoritatea operațiunilor de astăzi implică doar o astfel de reconstrucție. Cu toate acestea, această opțiune are o serie de dezavantaje, principala este funcția diferită a pereților intestinali și a vezicii urinare. Dacă primul este capabil să absoarbă substanțe, atunci acesta din urmă este destinat numai pentru menținerea lichidului.

Substituentul biologic este cultivat pe un cadru anatomic. Primele experimente privind transplantul unor astfel de organe au fost efectuate în 1999 de bioinginerul Anthony Atala. Blisterele artificiale au fost transplantate cu succes pacienților cu patologii ale sistemului genito-urinar. Mai târziu, același om de știință a dezvoltat un vagin artificial și uretra. Experimentele de transplant de organe au avut succes, de asemenea.

O inimă

Valvele inimii artificiale astăzi sunt adesea implantate la pacienții cu probleme cardiace. Modelele cele mai progresiste sunt bionice, adică cele care, pe lângă elementele artificiale, conțin țesuturi naturale de origine animală.

Un implant artificial-mecanic realizat din polimeri este numit inima artificiala in medicina moderna. Opțiunile standard sunt modele destul de voluminoase, cu baterii masive care asigură funcționarea pompei. Inventatorii de la Universitatea Rice au venit cu ideea înlocuirii bateriei cu un generator care se atașează la picior și produce energie atunci când pacientul merge. Totuși, astfel de implanturi sunt o măsură temporară care ajută pacienții să supraviețuiască transplantului de organe.

Crearea unei inimi funcționale a țesutului viu nu este încă posibilă. Principala problemă constă în alinierea corectă a celulelor, acestea trebuie să fie localizate astfel încât să asigure reducerea corectă a țesutului din impuls. În caz contrar, inima pur și simplu nu va bate. O parte din problemă este rezolvată de cercetători de la Universitatea din Toronto. Au creat un cadru asemănător unei celule, în fiecare compartiment a căruia celulele se aliniază într-o singură direcție.

Ochi

Nu este încă posibil să creăm un ochi funcțional, dar evoluțiile în această direcție sunt importante pentru știință, în primul rând prin studierea proprietăților țesutului nervos. În contextul acestor studii, ele vorbesc de multe ori despre crearea unor structuri mai complexe, și în perspectivă chiar și despre un creier artificial.

Un progres semnificativ a fost crearea de către cercetătorii japonezi sub conducerea lui Yoshika Sasai a unui “organelle”, un model tridimensional al cupei optice, în care au fost implicate mai multe tipuri de celule. Toate au fost amplasate corespunzător și s-au confruntat cu funcțiile lor. În 2014, un alt cercetător japonez Yasuo Kurimoto a reușit să transplantă cu succes retina crescută din celulele stem.

Plămânii

Una dintre problemele majore ale organelor crescute este crearea unei rețele vasculare. Și, bineînțeles, în acest sens, plămânii, în țesuturile în care are loc schimbul de gaze și care sunt permeați cu vase, prezintă un interes deosebit pentru cercetare.

Pentru moment, experimentele se limitează la transplantul de organe artificiale la animale. Astfel, în 2018, cercetătorii de la Universitatea din Texas (Filiala Medicală) au reușit să crească un plămân cu schelet de origine animală cu celule de porc donatoare replante. Organul a crescut pe tot parcursul lunii într-o soluție specială, după care a fost transplantat la animale. Este de remarcat faptul că în această perioadă s-a dezvoltat o rețea de vase de sânge în plămânii transplantați, respingerea nu a fost observată.

1 Comment

  1. Sunt convins ca nu au probleme cu banii, doar sunt una dintre cele mai hraparete companii din industria gamingului, dar la fel de convins sunt ca nu au facut filmul doar de amorul artei sau de dragul promovarii unui nou site putlockers watch din serie (daca se va intampla, ar fi fraieri sa nu o faca).

    Baietii vor profit si profit ce depaseste miliardul.Asta nu se va intampla daca restrictioneaza pustimea.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *