Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Искусственное сердце, сделанное на 3D Принтере



Используя 3D принтер, ученые сделали упругую мембрану, которая похожа на внешний слой стенки сердца.

Новая мембрана, которая была описана во вторник (25 февраля) в журнале Nature Communications, содержит крошечные датчики, которые могут отследить температуру сердца, pH фактор и уровень напряжения. Устройство может использоваться, чтобы лечить пациентов с неправильным ритмом в нижних частях сердца, так же как и нестабильным ритмом в предсердиях, сказали исследователи.

Сердечные неисправности ритма - обычная проблема, с одной из самых известных форм, относящееся к предсердию волокнистой структуры, затрагивая от 3 до5 миллионов человек в США ежегодно. Невылеченный ритм может вызвать сгустки крови, которые могут привести к тромбозу.

Людей с проблемами в волокнистой структуре часто лечат разбавлением крови или другим видами лечения, которые могут привести к удалению камеры сердца и заменить ее электродами. Но эти методы довольно примитивны и не обеспечивают обратной связью к заболеванию сердца.

"В настоящее время медицинские устройства, чтобы лечить сердечные заболевания ритма основаны на двух электродах, вставленных через вены и развернутых в сердце", сказал соавтор Игорь Ефимов, инженер-биомедик в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.

Ефимов и его коллеги использовали медицинское сканирование, чтобы просмотреть сердце кролика, и затем использовали 3D печать, чтобы создать модель для сердца. Оттуда команда создала тонкие силиконовые оболочки, включенные с крошечными датчиками, которые полностью соответствуют оболочке сердца. Команда проверила механические и электрические свойства сердечной оболочки в виде сокращений сердца кролика.

 

Заполненная датчиками, сердечная оболочка однажды может быть использована не только для тестирования сердечных заболеваний, но также и для отслеживания здоровья других органов, таких как почки, сказали исследователи.

"Так как это вживляемый механизм, то это позволит врачам контролировать жизненные функции в различных органах и вмешиваться когда это необходимо, чтобы обеспечить нужное лечение", сказал Ефимов. "В случае сердечных беспорядков ритма он может использоваться, чтобы стимулировать сердечную мышцу или мозг, или при почечных расстройствах он будет контролировать ионные концентрации кальция, калия и натрия".

Кроме того, датчики могли однажды измерить фермент, названный тропонином, контрольным маркером сердечных приступов . Это может помочь докторам диагностировать проблемы с сердцем еще ранее, чем текущие тесты. 

 

 

Замены кости и кардиомониторы -медицинская революция в общедоступной 3D печати

Развитие 3D печати переместилось быстро, и это теперь готово изменить каждый аспект нашей жизни и здоровья. Тысячи европейцев наслаждаются 3D напечатанными металлическими ортопедическими имплантами, чтобы поддержать или заменить недостающие кости, и в США тысячи извлекли выгоду из 3D печати, используемой дантистами. У большинства людей, которые нуждаются в слуховых аппаратах, есть 3D напечатанные устройства, удобно находящиеся в их ушах.

Трудно не прийти в восторг от последних 3D напечатанных чудес в лабораториях в мире, таких как 3D напечатанная “сердечная оболочка”, которая успешно использовалась, чтобы контролировать сердце кролика. Ученые использовали обитые датчиком оболочки из силикона, чтобы измерить сокращения, температуру и кислотные уровни через поверхность сердца кролика. Через некоторое время есть потенциал для внедрения в человека.

3D принтеры, используемые для ортопедических внедрений, слуховых аппаратов и кардиомониторов, все высококачественные, сделаны дорогими производственными инструментами, далеко демонтированными от потребительских печатников, которые захватили общественное воображение. Дешевый потребитель 3D принтера ограничены печатью в пластмассе, но есть много видов использования такого относительно простого инструмента.

Напечатайте свой собственный дизайн

Предположите, что Вы повреждаете лодыжку, и Ваш доктор рекомендует физиотерапию с “ колебаниями”, чтобы улучшить баланс и укрепить Ваш голеностопный сустав. Это не общедоступные вещи, и Вы могли, вероятно, купить один в Интернете больше чем за 100 $ и ждать его прибытия по почте. Но если у Вас есть 3D принтер, у Вас есть другой выбор: Вы можете настроить колебания, использующие общедоступный дизайн, напечатать его на Вашем 3D принтере и прикрепить его к кругу фанеры за менее чем 5$.

Есть десятки других открытых проектов для санитарно-гигиенических средств в Интернете - от простой щепы до сложных протезных рук. Что они все разделяют, вместе, они радикально менее дороги, чем продукты на рынке.

Чрезвычайные экономические сбережения, которые возникают от использования личного 3D принтера, не избежали уведомления о тех из нас, кто работает в науке.

Рассмотрим колориметр, простое устройство для распознавания цвета широкого диапазона, включая тестирование воды. Колориметр используется для химического анализа на кислород (ХАК), чтобы обнаружить загрязнение питьевой воды. Высококачественные колориметры стоят более чем 2000$. Моя исследовательская группа развила общедоступный 3D пригодный для печатания колориметр, который стоит 50$, и после тестирования сотен образцов но эквивалентен по качеству к версии рынка. Это - фактор 40 сбережений на 3D печати, который фактически более гибкий, чем оригинал.

Купленные на рынке колориметры сделаны для определенного размера декоративной чашки или пробирки, которые являются также всегда определенными для жидких держателей, которые продает каждая компания. Наше устройство может легко быть настроено и приспособлено к любому размеру жидкого держателя от любой компании. Просто распечатайте новую версию и двигайте ее в устройство за несколько центов из пластмассы.

Затем, мы искали недорогой и точный способ измерить мутность (или облачность) питьевой воды в развивающихся странах. Нефалометры, которые используются, чтобы измерить мутность, стоят более чем $2,000 – слишком дорог для возможности широкого использования миллиардами людей, которые страдают от крайней бедности и нехватки доступа к безопасной питьевой воде. Таким образом, мы сделали колориметр портативным и добавили  другой дисплей и датчик, таким образом, у нас теперь есть нфалометр и колориметр в одном устройстве с точностью лабораторного за менее чем 100$.

 

Взломайте и развейтесь

Теперь наше устройство может использоваться любым, чтобы сделать следующее еще более современное устройство. Наш колориметр использует платформу Arduino, которая является общедоступным микродиспетчером, который позволяет любому легко взломать его и использовать его для их собственных проектов. Мы развили открытый источник нефалометр+колориметр легко и быстро, потому что другие уже развили датчик и основное программное обеспечение, соединенное с Arduino. Это - возможности открытого источника. Точно так же, как невероятный уровень новшества, засвидетельствованного в общедоступном программном обеспечении, понятие общедоступного дизайна для 3D печати аппаратных средств завоевывает популярность как пожар. Сотни открытых источников 3D печати в науке и медицинские инструменты были уже развиты.

Это - только начало. Появляются полностью общедоступные для 3D печати лаборатории. Они помогут ученым улучшить свое финансирование, чтобы сделать большее и лучшее исследование, которое приведет к более быстрым открытиям и ускоренному темпу технического прогресса.

 

Живые клетки, напечатанные с использованием метода 'штамповки'

Новый метод печати, вдохновленный печатями для детей, мог использоваться, чтобы создать живые клетки почти любой формы или конфигурации.

Техника, названная печатью BlocC, могла использоваться, чтобы обновить сети клеток головного или сложные взаимодействия иммунной системы, согласно исследованию, детализирующему метод, который был издан сегодня (10 февраля) в журнале Разработки Национальной академии наук.

И в отличие от прошлых печатающих клетку методов, "главное улучшение - то, что клетки, напечатанные печатью BlocC, живы - близко к 100-процентной жизнеспособности," сказал соавтор исследования Лидун Цинь, исследователь наномедицины в Хьюстонском Методистском Научно-исследовательском институте.

Печать клеток

Ученые использовали методы печати, чтобы построить клетки кости и глаза, и даже напечатать эмбриональные стволовые клетки.

Некоторые ученые даже надеются, что 3D методы могли в конечном счете использоваться для печати целых органов по необходимости или сделать такие реалистические клеточные культуры, что они лучше, чем устаревшее испытания на животных.

Но большинство этих методов положилось на вариант струйной печати, которая может создать высокие силы сдвига, означая, что только некоторые печатные клетки выживают.

"Мы устали использовать струйную печать и начали думать о других подходах, чтобы подготовить образец клетки," сказал Цинь Живой Науке в электронном письме.

 

Процесс штамповки

Таким образом, команда черпала вдохновение в наблюдении, что маленькие дети играют со штемпелями. Исследователи создали матрицы из силикона и вели клетки в них, используя крошечные, подобные крюку ловушки. Клетки фильтруются и сдвигают старые клетки, которые пойманы в ловушку, чтобы заполнить следующее пространство в матрице. Когда матрица удалена, клетки остаются в ее точной конфигурации. В основном принципе система не отличается от древней китайской печати деревянного чурбана, или больших блоков напечатанных газет.

В отличие от струйного метода печати, почти все клетки выжили, когда исследователи использовали новую технику. Но потому что это позволяет формировать 2D, а не 3D формы, новая техника не могла использоваться, чтобы напечатать органы, сказал Цинь.

"Это - фантастическая работа," сказал Кэ Сюй, химик в Калифорнийском университете, Беркли, который не был вовлечен в исследование.

Текущий новый метод может иметь дело со многими клетками различных типов - что-то, что прошлые методы не могли сделать, сказал Сюй. Это означает, что система могла обновить реалистичную, сложную систему многократных клеток, лучше захватившие взаимодействия иммуноцита, например, Сюй сказал Живой Науке.

Одно из самых захватывающих возможностей применения было бы для сетей восстановления клеток головного мозга в лаборатории. Предыдущие методы часто зажимали связку клеток вместе, но у нейронов есть подобные разделению структуры, названные дендритами, высовывающимися от них, таким образом, они должны быть расположены более точно, чтобы точно захватить, как сигналы переданы между ними, сказал Сюй.


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 258; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.016 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь