Χημικά υλικά για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων. τεχνητά όργανα

Πρόοδοι στη βιολογία και την ιατρική στην πρόσφατη ιστορίαεπεκτείνεται σημαντικά μέση διάρκειαζει και απελευθέρωσε τον κόσμο από το ξίφος του Δαμόκλειου πολλών θανατηφόρων ασθενειών. Αλλά δεν έχουν κατακτηθεί όλες οι ασθένειες, και ακόμη και η ζωή ενός ατόμου, ειδικά ενός ενεργού, εξακολουθεί να μας φαίνεται πολύ μικρή. Θα δώσει η επιστήμη την ευκαιρία να κάνει την επόμενη σημαντική ανακάλυψη;

New Skin Ένας εργαζόμενος στο εργαστήριο αφαιρεί μια λωρίδα τεχνητά αναπτυγμένης επιδερμίδας από μια μπανιέρα. Το ύφασμα δημιουργήθηκε στο Δερματολογικό Ινστιτούτο στην ιταλική πόλη Pomezia της Ιταλίας, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Michele de Luca.

Όλεγκ Μακάροφ

Υπάρχουν βέβαια λόγοι για αισιοδοξία. Σήμερα, πολλές κατευθύνσεις έχουν σκιαγραφηθεί στην επιστήμη, οι οποίες, ίσως, θα καταστήσουν δυνατή στο εγγύς ή μακρινό μέλλον την στροφή Homo sapiensσε ένα πιο ανθεκτικό και αξιόπιστο σχέδιο σκέψης. Το πρώτο είναι η δημιουργία ηλεκτρονικών-μηχανικών «προπαγίδων» για το άρρωστο σώμα. Πρόκειται για ρομποτική βιονικές προθέσειςάκρα που αναπαράγουν πιστά τις ανθρώπινες κινητικές δεξιότητες ή ακόμα και ολόκληρους εξωσκελετούς που μπορούν να δώσουν τη χαρά της κίνησης στους παράλυτους.

καλλιέργεια νευρικού ιστού- το πιο δύσκολο λόγω της ποικιλίας των τύπων των κυττάρων που το αποτελούν και της πολύπλοκης χωρικής τους οργάνωσης. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, υπάρχει μια επιτυχημένη εμπειρία ανάπτυξης της αδενοϋπόφυσης του ποντικού από τη συσσώρευση βλαστοκυττάρων.

Αυτά τα έξυπνα προϊόντα θα συμπληρωθούν από μια διεπαφή νευρομηχανής που θα σας επιτρέπει να διαβάζετε εντολές απευθείας από τα αντίστοιχα μέρη του εγκεφάλου. Τα πρωτότυπα λειτουργίας τέτοιων συσκευών έχουν ήδη δημιουργηθεί, τώρα το κύριο πράγμα είναι η βελτίωσή τους και η σταδιακή μείωση του κόστους.

Η δεύτερη κατεύθυνση μπορεί να θεωρηθεί η μελέτη των γενετικών και άλλων μικροβιολογικών διεργασιών που προκαλούν τη γήρανση. Η γνώση αυτών των διαδικασιών, ίσως στο μέλλον, θα επιτρέψει την επιβράδυνση του μαρασμού του σώματος και την παράταση ενεργό ζωήπάνω από έναν αιώνα, και ενδεχομένως και μετά.

Έρευνες γίνονται προς διάφορες κατευθύνσεις. Ένα από αυτά είναι ένα βιονικό μάτι: μια ηλεκτρονική κάμερα συν ένα τσιπ εμφυτευμένο στον αμφιβληστροειδή. Υπάρχουν κάποιες επιτυχίες στην ανάπτυξη του αμφιβληστροειδούς (μέχρι στιγμής σε ποντίκια).

Και τέλος, η τρίτη κατεύθυνση περιλαμβάνει έρευνα στον τομέα της δημιουργίας γνήσιων ανταλλακτικών για το ανθρώπινο σώμα - ιστών και οργάνων που δομικά και λειτουργικά θα διαφέρουν ελάχιστα από τα φυσικά και θα επιτρέπουν την έγκαιρη «επισκευή» ενός οργανισμού που έχει προσβληθεί από σοβαρή ασθένεια ή αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία. Ειδήσεις για νέα βήματα σε αυτόν τον τομέα έρχονται σήμερα σχεδόν καθημερινά.

Ξεκινήστε την εκτύπωση

Η βασική τεχνολογία για την ανάπτυξη οργάνων, ή τη μηχανική ιστών, είναι η χρήση εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων για τη λήψη εξειδικευμένων κυττάρων ενός συγκεκριμένου ιστού, για παράδειγμα, ηπατοκύτταρα - κύτταρα παρεγχύματος ( εσωτερικό περιβάλλον) συκώτι. Αυτά τα κύτταρα τοποθετούνται στη συνέχεια μέσα σε μια δομή συνδετικού μεσοκυττάριου ιστού που αποτελείται κυρίως από πρωτεΐνη κολλαγόνου.

Παράλληλα με τη δημιουργία ηλεκτρονικών-μηχανικών προθέσεων, βρίσκεται σε εξέλιξη έρευνα για ένα πιο φυσικό εμφύτευμα που συνδυάζει τον αναπτυγμένο ιστό των καρδιακών μυών με ένα νανοηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου.

Αυτό διασφαλίζει ότι ολόκληρος ο όγκος του αναπτυσσόμενου οργάνου γεμίζει με κύτταρα. Μια μήτρα κολλαγόνου μπορεί να ληφθεί με τον καθαρισμό των κυττάρων από βιολογικό ιστό δότη ή, που είναι πολύ πιο εύκολο και πιο βολικό, να δημιουργηθεί τεχνητά από βιοδιασπώμενα πολυμερή ή ειδικά κεραμικά, στην περίπτωση των οστών. Εκτός από τα κύτταρα εισάγονται στη μήτρα ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςκαι αυξητικούς παράγοντες, μετά τους οποίους τα κύτταρα σχηματίζουν ένα ενιαίο όργανο ή ένα είδος «μπαλώματος» που έχει σχεδιαστεί για να αντικαταστήσει το προσβεβλημένο τμήμα.

Είναι αλήθεια ότι η καλλιέργεια ενός τεχνητού ήπατος, πνεύμονα και άλλα ζωτικής σημασίας σημαντικά όργαναγια τη μεταμόσχευση σε ένα άτομο σήμερα είναι ακόμα ανέφικτη· σε απλούστερες περιπτώσεις, αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται με επιτυχία. Υπάρχει μια γνωστή περίπτωση μεταμόσχευσης αυξημένης τραχείας σε ασθενή, που πραγματοποιήθηκε στο Ρωσικό Ερευνητικό Κέντρο Χειρουργικής με το όνομα N.N. B.V. Petrovsky υπό την καθοδήγηση του Ιταλού καθηγητή P. Macchiarini. Σε αυτή την περίπτωση, λήφθηκε ως βάση η τραχεία του δότη, η οποία καθαρίστηκε προσεκτικά από τα κύτταρα. Βλαστοκύτταρα που λαμβάνονται από μυελός των οστώνη ίδια η ασθενής. Αυξητικοί παράγοντες και θραύσματα της βλεννογόνου μεμβράνης τοποθετήθηκαν επίσης εκεί - δανείστηκαν επίσης από την κατεστραμμένη τραχεία της γυναίκας που επρόκειτο να διασωθεί.

Επιτυχημένα πειράματα για την εμφύτευση ενός πνεύμονα που αναπτύχθηκε σε μια μήτρα δότη καθαρισμένη από κύτταρα έχουν διεξαχθεί σε αρουραίους.

Κάτω από τέτοιες συνθήκες, τα αδιαφοροποίητα κύτταρα δημιούργησαν κύτταρα του αναπνευστικού επιθηλίου. Το αναπτυγμένο όργανο εμφυτεύτηκε στον ασθενή και ειδικά μέτραγια τη βλάστηση των εμφυτευμάτων αιμοφόρα αγγείακαι αποκατάσταση της κυκλοφορίας του αίματος.

Ωστόσο, υπάρχει ήδη μια μέθοδος για την ανάπτυξη ιστών χωρίς τη χρήση μητρών τεχνητής ή βιολογικής προέλευσης. Η μέθοδος έχει ενσωματωθεί σε μια συσκευή γνωστή ως βιοεκτυπωτής. Αυτές τις μέρες, οι βιοεκτυπωτές «βγαίνουν από την εποχή» των πρωτοτύπων και εμφανίζονται μοντέλα μικρής κλίμακας. Για παράδειγμα, η συσκευή Organovo μπορεί να εκτυπώνει θραύσματα ιστού που περιέχουν 20 ή περισσότερα στρώματα κυττάρων (και σε αυτά περιλαμβάνονται κύτταρα ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ), ενωμένοι από μεσοκυτταρικό ιστό και ένα δίκτυο τριχοειδών αγγείων αίματος.

Η ανάπτυξη ενός ολόκληρου τεχνητού ήπατος είναι ακόμη πολύ μακριά, αλλά θραύσματα ανθρώπινου ηπατικού ιστού έχουν ήδη ληφθεί με ανάπτυξη σε μια μήτρα βιοαποδομήσιμων πολυμερών. Τέτοια εμφυτεύματα μπορούν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση των προσβεβλημένων περιοχών.

Ο συνδετικός ιστός και τα κύτταρα συγκεντρώνονται χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιείται στην τρισδιάστατη εκτύπωση: μια κινούμενη κεφαλή, τοποθετημένη με ακρίβεια micron σε ένα δίκτυο συντεταγμένων 3D, «φτύνει» σταγονίδια που περιέχουν κύτταρα ή κολλαγόνο και άλλες ουσίες στο επιθυμητό σημείο. Διάφοροι κατασκευαστές βιοεκτυπωτών έχουν αναφέρει ότι οι συσκευές τους είναι ήδη ικανές να εκτυπώνουν θραύσματα δέρματος από πειραματόζωα, καθώς και στοιχεία νεφρικό ιστό. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα, ήταν δυνατό να επιτευχθεί η σωστή διάταξη κυττάρων διαφορετικών τύπων μεταξύ τους. Είναι αλήθεια ότι η εποχή που οι εκτυπωτές στις κλινικές θα μπορούν να δημιουργούν όργανα για διάφορους σκοπούς και μεγάλοι όγκοι θα πρέπει να περιμένουν.

Εγκέφαλος προς αντικατάσταση

Η ανάπτυξη του θέματος των ανταλλακτικών για ένα άτομο μας οδηγεί αναπόφευκτα στο θέμα του πιο οικείου - τι κάνει έναν άνθρωπο άνθρωπο. Η αντικατάσταση εγκεφάλου είναι ίσως η πιο φανταστική ιδέα σχετικά με την πιθανή αθανασία. Το πρόβλημα, όπως μπορείτε να μαντέψετε, είναι ότι ο εγκέφαλος φαίνεται να είναι το πιο περίπλοκο υλικό αντικείμενο που γνωρίζει η ανθρωπότητα στο σύμπαν. Και ίσως ένα από τα πιο παρεξηγημένα. Είναι γνωστό από τι αποτελείται, αλλά πολύ λίγα είναι γνωστά για το πώς λειτουργεί.

Νέο δέρμα. Ένας εργαζόμενος στο εργαστήριο βγάζει μια λωρίδα τεχνητά αναπτυγμένης επιδερμίδας από το μπάνιο. Το ύφασμα δημιουργήθηκε στο Δερματολογικό Ινστιτούτο στην Pomezia της Ιταλίας, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Michele de Luca.

Έτσι, εάν ο εγκέφαλος μπορεί να αναδημιουργηθεί ως μια συλλογή νευρώνων που δημιουργούν συνδέσεις μεταξύ τους, πρέπει ακόμα να καταλάβουμε πώς να βάλουμε όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται ένα άτομο σε αυτόν. Διαφορετικά, στην καλύτερη περίπτωση, θα αποκτήσουμε έναν ενήλικα με τη «φαιά ουσία» του μωρού. Παρά την υπερ-φανταστική φύση του τελικού στόχου, η επιστήμη εργάζεται ενεργά για το πρόβλημα της αναγέννησης του νευρικού ιστού. Στο τέλος, ο στόχος μπορεί να είναι πιο μετριοπαθής - για παράδειγμα, η αποκατάσταση ενός τμήματος του εγκεφάλου που καταστράφηκε ως αποτέλεσμα τραυματισμού ή σοβαρής ασθένειας.

Το πρόβλημα της τεχνητής αναγέννησης του εγκεφαλικού ιστού επιδεινώνεται από το γεγονός ότι ο εγκέφαλος είναι εξαιρετικά ετερογενής: περιέχει πολλούς τύπους νευρικών κυττάρων, ειδικότερα, ανασταλτικούς και διεγερτικούς νευρώνες και νευρογλοία (κυριολεκτικά, «νευρική κόλλα»), ένα σύνολο βοηθητικών κύτταρα του νευρικού συστήματος. Επιπλέον, διαφορετικοί τύποι κυψελών βρίσκονται με έναν ορισμένο τρόπο στον τρισδιάστατο χώρο και αυτή η διάταξη πρέπει να αναπαραχθεί.

Αυτό συμβαίνει όταν οι τεχνολογίες ανάπτυξης ιστών λειτουργούν ήδη στην ιατρική και σώζουν ζωές ανθρώπων. Υπάρχουν περιπτώσεις επιτυχούς εμφύτευσης της τραχείας που έχει αναπτυχθεί σε μια μήτρα δότη κυττάρων νωτιαίος μυελόςυπομονετικος.

τσιπ νεύρου

Σε ένα από τα εργαστήρια του διάσημου Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, γνωστού για τις εξελίξεις του στον τομέα της τεχνολογίας πληροφοριών, προσέγγισαν τη δημιουργία τεχνητού νευρικού ιστού «σε στυλ υπολογιστή», χρησιμοποιώντας στοιχεία τεχνολογίας κατασκευής μικροτσίπ.

Οι ερευνητές της Βοστώνης πήραν ένα μείγμα νευρικών κυττάρων που προέρχονται από τον πρωτογενή φλοιό του αρουραίου και τα εφάρμοσαν στα λεπτότερα φύλλα υδρογέλης. Οι πλάκες σχημάτιζαν ένα είδος σάντουιτς και τώρα το καθήκον ήταν να απομονωθούν από αυτό ξεχωριστά μπλοκ με μια δεδομένη χωρική δομή. Έχοντας λάβει τέτοια διαφανή μπλοκ, οι επιστήμονες σκόπευαν να μελετήσουν τις διαδικασίες εμφάνισης νευρικών συνδέσεων μέσα σε καθένα από αυτά.

Η τεχνολογία μεταμόσχευσης ανθρώπινης κύστης που αναπτύσσεται σε μήτρα κολλαγόνου από την κύστη ή το λεπτό έντερο ζωικής προέλευσης έχει ήδη δημιουργηθεί και έχει θετική πρακτική εφαρμογής.

Το πρόβλημα επιλύθηκε με τη χρήση φωτολιθογραφίας. Στα στρώματα της υδρογέλης εφαρμόστηκαν πλαστικές μάσκες, οι οποίες επέτρεψαν στο φως να επηρεάσει μόνο ορισμένες περιοχές, «συγκολλώντας» τις μεταξύ τους. Έτσι, ήταν δυνατό να ληφθούν συνθέσεις κυτταρικού υλικού διαφόρων μεγεθών και πάχους. Η μελέτη αυτών των «δομικών στοιχείων» με την πάροδο του χρόνου μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία σημαντικών θραυσμάτων νευρικού ιστού για χρήση σε εμφυτεύματα.

Εάν οι μηχανικοί του MIT προσεγγίσουν τη μελέτη και την ανακατασκευή του νευρικού ιστού με μηχανικό στυλ, δηλαδή διαμορφώνοντας μηχανικά τις απαραίτητες δομές, τότε στο Κέντρο Αναπτυξιακής Βιολογίας RIKEN στην ιαπωνική πόλη Κόμπε, οι επιστήμονες με επικεφαλής τον καθηγητή Yoshiki Sasai ψαχουλεύουν για άλλη μια μονοπάτι - evo-devo, το μονοπάτι της αναπτυξιακής εξέλιξης. Εάν τα εμβρυϊκά πολυδύναμα βλαστοκύτταρα μπορούν, κατά τη διαίρεση, να δημιουργήσουν αυτό-οργανωτικές δομές εξειδικευμένων κυττάρων (δηλαδή διαφόρων οργάνων και ιστών), είναι δυνατόν, έχοντας κατανοήσει τους νόμους μιας τέτοιας ανάπτυξης, να κατευθύνουμε το έργο των βλαστοκυττάρων στη δημιουργία εμφυτευμάτων με φυσικές μορφές;

Έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στην ανάπτυξη οστών και χόνδρων σε μήτρες, αλλά η αποκατάσταση του νευρικού ιστού του νωτιαίου μυελού είναι θέμα του μέλλοντος.

Και εδώ είναι το κύριο ερώτημα στο οποίο σκόπευαν να βρουν απάντηση οι Ιάπωνες βιολόγοι: πόσο εξαρτάται η ανάπτυξη συγκεκριμένων κυττάρων από εξωτερικούς παράγοντες (για παράδειγμα, από την επαφή με γειτονικούς ιστούς) και σε ποιο βαθμό το πρόγραμμα είναι «καλωδιωμένο» στο εσωτερικό του τα ίδια τα βλαστοκύτταρα. Μελέτες έχουν δείξει ότι είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα συγκεκριμένο εξειδικευμένο στοιχείο του σώματος από μια απομονωμένη ομάδα βλαστοκυττάρων, αν και εξωτερικοί παράγοντες παίζουν συγκεκριμένο ρόλο - για παράδειγμα, χρειάζονται ορισμένα χημικά σήματα που προκαλούν την ανάπτυξη βλαστοκυττάρων, ας πούμε, ακριβώς όπως ο νευρικός ιστός. Και αυτό δεν θα απαιτήσει υποστηρικτικές δομές που θα πρέπει να γεμίσουν με κύτταρα - οι μορφές θα προκύψουν μόνες τους στη διαδικασία ανάπτυξης, κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης.

Σε νέο σώμα

Το ζήτημα της μεταμόσχευσης εγκεφάλου, αφού ο εγκέφαλος είναι η έδρα της νόησης και το ανθρώπινο «εγώ», στην πραγματικότητα, δεν έχει νόημα, αφού αν καταστραφεί ο εγκέφαλος, τότε είναι αδύνατο να αναδημιουργηθεί η προσωπικότητα (εκτός αν με την πάροδο του χρόνου , μαθαίνουν να κάνουν «αντίγραφα ασφαλείας» της συνείδησης). Το μόνο πράγμα που θα μπορούσε να έχει νόημα είναι μια μεταμόσχευση κεφαλιού, ή μάλλον, μια μεταμόσχευση σώματος σε ένα κεφάλι που έχει προβλήματα με το σώμα. Ωστόσο, εάν είναι αδύνατο στο σύγχρονο επίπεδο της ιατρικής να αποκατασταθεί ο νωτιαίος μυελός, το σώμα με νέο κεφάλι θα παραμείνει παράλυτο. Είναι αλήθεια ότι με την ανάπτυξη της μηχανικής ιστών, είναι πιθανό ο νευρικός ιστός του νωτιαίου μυελού να αποκατασταθεί χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα. Κατά τη διάρκεια της επέμβασης, ο εγκέφαλος θα πρέπει να ψυχθεί δραστικά για να αποφευχθεί ο θάνατος των νευρώνων.

Σύμφωνα με την πατενταρισμένη τεχνική του Sasai, οι Ιάπωνες κατάφεραν να αναπτύξουν τρισδιάστατες δομές νευρικού ιστού, η πρώτη από τις οποίες ήταν ο αμφιβληστροειδής (το λεγόμενο οπτικό γυαλί) που ελήφθη από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού, που αποτελούνταν από λειτουργικά διάφοροι τύποικύτταρα. Τακτοποιήθηκαν όπως υπαγορεύει η φύση. Το επόμενο επίτευγμα ήταν η αδενοϋπόφυση, η οποία όχι μόνο επαναλαμβάνει τη δομή της φυσικής, αλλά απελευθερώνει και τις απαραίτητες ορμόνες κατά τη μεταμόσχευση ποντικού.

Φυσικά, πριν από πλήρως λειτουργικά εμφυτεύματα του νευρικού ιστού, και ακόμη περισσότερο, των περιοχών ανθρώπινος εγκέφαλοςακόμα πολύ, πολύ μακριά. Ωστόσο, η επιτυχία της τεχνητής αναγέννησης ιστών με τη χρήση τεχνολογιών αναπτυξιακής εξέλιξης υποδεικνύει το μονοπάτι που θα ακολουθήσει όλη η αναγεννητική ιατρική: από τις «έξυπνες» προθέσεις στα σύνθετα εμφυτεύματα στα οποία οι έτοιμες χωρικές δομές «φυτρώνονται» με κυτταρικό υλικό και στη συνέχεια στην καλλιέργεια. ανταλλακτικών για τον άνθρωπο.σύμφωνα με τους ίδιους νόμους με τους οποίους αναπτύσσονται σε φυσικές συνθήκες.

JSC "Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Αστάνα"

Τμήμα Ιατρικής Βιοφυσικής και Ασφάλειας Ζωής

αφηρημένη

Με θέμα: Τεχνητά Όργανα

Συμπλήρωσε: Nurpeisova D.

Ομάδα: 144 ΟΜ

Έλεγχος: Maslikova E.I.

Αστάνα 2015

Εισαγωγή

τεχνητό νεφρό

τεχνητή καρδιά

τεχνητό έντερο

Συνθετικό δέρμα

τεχνητό αίμα

τεχνητός πνεύμονας

τεχνητά οστά

συμπέρασμα

Εισαγωγή

Η ταχεία ανάπτυξη των ιατρικών τεχνολογιών και η ολοένα και πιο ενεργή χρήση σε αυτές των τελευταίων επιτευγμάτων σχετικών επιστημών καθιστά δυνατή σήμερα την επίλυση τέτοιων προβλημάτων που πριν από μερικά χρόνια φαινόταν αδύνατη. Συμπεριλαμβανομένων - και στον τομέα της δημιουργίας τεχνητών οργάνων που μπορούν όλο και πιο επιτυχημένα να αντικαταστήσουν τα φυσικά τους πρωτότυπα.

Επιπλέον, το πιο εκπληκτικό σε αυτό είναι ότι τέτοια γεγονότα, τα οποία πριν από μερικά χρόνια θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για το σενάριο της επόμενης υπερπαραγωγής του Χόλιγουντ, τραβούν σήμερα την προσοχή του κοινού για λίγες μόνο ημέρες. Το συμπέρασμα είναι αρκετά προφανές: δεν είναι μακριά η μέρα που ακόμη και οι πιο φανταστικές ιδέες σχετικά με τη δυνατότητα αντικατάστασης των φυσικών οργάνων και συστημάτων με τα τεχνητά αντίστοιχά τους θα πάψουν να είναι κάποιου είδους αφαίρεση. Αυτό σημαίνει ότι μια μέρα μπορεί να εμφανιστούν άνθρωποι που θα έχουν περισσότερα τέτοια εμφυτεύματα από τα δικά τους μέρη του σώματός τους.

Η μεταμόσχευση οργάνων ενσαρκώνει την πανάρχαια επιθυμία των ανθρώπων να μάθουν πώς να «επισκευάζουν» το ανθρώπινο σώμα.

. τεχνητό νεφρό

Ένα από τα πιο απαραίτητα τεχνητά όργανα είναι ο νεφρός. Επί του παρόντος, εκατοντάδες χιλιάδες άνθρωποι στον κόσμο πρέπει να λαμβάνουν τακτική θεραπεία αιμοκάθαρσης για να ζήσουν. Πρωτοφανής "επιθετικότητα από μηχανή", ανάγκη για δίαιτα, λήψη φαρμάκων, περιορισμό της πρόσληψης υγρών, απώλεια ικανότητας εργασίας, ελευθερία, άνεση και διάφορες επιπλοκές από εσωτερικά όργαναΤο 1925, ο J. Haas έκανε την πρώτη αιμοκάθαρση σε ανθρώπους και το 1928 χρησιμοποίησε επίσης ηπαρίνη, αφού μακροχρόνια χρήσηΗ ιρουδίνη συσχετίστηκε με τοξικές επιδράσεις και η επίδρασή της στην ίδια την πήξη του αίματος ήταν ασταθής. Για πρώτη φορά, η ηπαρίνη χρησιμοποιήθηκε για αιμοκάθαρση το 1926 σε ένα πείραμα των H. Nehels και R. Lim.

Δεδομένου ότι τα υλικά που αναφέρονται παραπάνω αποδείχθηκαν ελάχιστα χρήσιμα ως βάση για τη δημιουργία ημιπερατών μεμβρανών, η αναζήτηση για άλλα υλικά συνεχίστηκε και το 1938 χρησιμοποιήθηκε σελοφάν για πρώτη φορά για αιμοκάθαρση, η οποία τα επόμενα χρόνια πολύς καιρόςπαρέμεινε η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή ημιπερατών μεμβρανών.

Η πρώτη συσκευή «τεχνητού νεφρού» κατάλληλη για ευρεία κλινική χρήση δημιουργήθηκε το 1943 από τους W. Kolff και H. Burke. Στη συνέχεια, αυτές οι συσκευές βελτιώθηκαν. Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη της τεχνικής σκέψης σε αυτόν τον τομέα αφορούσε αρχικά περισσότεροείναι οι τροποποιήσεις των dialyzers και μόλις τα τελευταία χρόνια έχει αρχίσει να επηρεάζει, σε μεγάλο βαθμό, τις ίδιες τις συσκευές.

Ως αποτέλεσμα, εμφανίστηκαν δύο κύριοι τύποι συσκευής διαπίδυσης, ο λεγόμενος διαλυτοποιητής σπείρας, όπου χρησιμοποιήθηκαν σωλήνες σελοφάν και ο επίπεδος παράλληλος, στον οποίο χρησιμοποιήθηκαν επίπεδες μεμβράνες.

Το 1960, ο F. Keel σχεδίασε μια πολύ επιτυχημένη έκδοση μιας συσκευής διάλυσης σε επίπεδο-παράλληλο με πλάκες πολυπροπυλενίου, και με την πάροδο πολλών ετών αυτός ο τύπος συσκευής διάλυσης και οι τροποποιήσεις του εξαπλώθηκαν σε όλο τον κόσμο, παίρνοντας ηγετική θέση μεταξύ όλων των άλλων τύπων των διαλυτών.

Στη συνέχεια, η διαδικασία δημιουργίας αποτελεσματικότερων αιμοκάθαρτων και απλούστευσης της τεχνικής της αιμοκάθαρσης αναπτύχθηκε σε δύο βασικές κατευθύνσεις: τον σχεδιασμό της ίδιας της συσκευής αιμοκάθαρσης, με τις συσκευές αιμοκάθαρσης μίας χρήσης να κατέχουν κυρίαρχη θέση με την πάροδο του χρόνου και τη χρήση νέων υλικών ως ημιπερατής μεμβράνης.

συσκευή αιμοκάθαρσης - η καρδιά του «τεχνητού νεφρού», και ως εκ τούτου οι κύριες προσπάθειες των χημικών και των μηχανικών στόχευαν πάντα στη βελτίωση αυτού του συγκεκριμένου συνδέσμου στο περίπλοκο σύστημα της συσκευής στο σύνολό της. Ωστόσο, η τεχνική σκέψη δεν αγνόησε τη συσκευή αυτή καθαυτή.

Στη δεκαετία του 1960, η ιδέα της χρήσης του λεγόμενου κεντρικά συστήματα, δηλαδή συσκευές «τεχνητού νεφρού», στις οποίες παρασκευάστηκε το διήθημα από συμπύκνωμα - μείγμα αλάτων, η συγκέντρωση των οποίων ήταν 30-34 φορές μεγαλύτερη από τη συγκέντρωσή τους στο αίμα του ασθενούς.

Το 2010, αναπτύχθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες ένα μηχάνημα αιμοκάθαρσης εμφυτεύσιμο στο σώμα του ασθενούς. Η συσκευή, που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Φρανσίσκο, έχει μέγεθος περίπου στο μέγεθος ενός ανθρώπινου νεφρού. Το εμφύτευμα, εκτός από το παραδοσιακό σύστημα μικροφίλτρων, περιέχει βιοαντιδραστήρα με καλλιέργεια νεφρικών σωληναριακών κυττάρων ικανών να εκτελούν τις μεταβολικές λειτουργίες του νεφρού. Η συσκευή δεν απαιτεί παροχή ενέργειας και λειτουργεί λόγω της πίεσης του αίματος του ασθενούς. Αυτός ο βιοαντιδραστήρας μιμείται την αρχή του νεφρού λόγω του γεγονότος ότι η κυτταρική καλλιέργεια των νεφρικών σωληναρίων βρίσκεται σε φορέα πολυμερούς και παρέχει αντίστροφη επαναρρόφηση νερού και θρεπτικών ουσιών, όπως συμβαίνει συνήθως. Αυτό σας επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά την αποτελεσματικότητα της αιμοκάθαρσης και ακόμη και να εξαλείψετε εντελώς την ανάγκη για μεταμόσχευση νεφρού δότη.

Αιμοκάθαρση

Διαφορετικά, ένας τεχνητός νεφρός είναι μια συσκευή για την προσωρινή αντικατάσταση της απεκκριτικής λειτουργίας των νεφρών. Ένας τεχνητός νεφρός χρησιμοποιείται για την απελευθέρωση αίματος από τα μεταβολικά προϊόντα, τη διόρθωση της ισορροπίας ηλεκτρολυτών-νερού και οξέος-βάσης σε οξεία και χρόνια νεφρική ανεπάρκεια, καθώς και για την απομάκρυνση των διαλυόμενων τοξικών ουσιών σε περίπτωση δηλητηρίασης και περίσσειας νερού σε περίπτωση οιδήματος.

Λειτουργία

Η κύρια λειτουργία είναι ο καθαρισμός του αίματος από διάφορες τοξικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων των μεταβολικών προϊόντων. Ταυτόχρονα, ο όγκος του αίματος στο όριο του σώματος παραμένει σταθερός.

2. Τεχνητή καρδιά

Η καρδιά είναι ένα κοίλο μυϊκό όργανο. Η μάζα του σε έναν ενήλικα είναι 250-300 γραμμάρια. Με τη σύσπαση, η καρδιά λειτουργεί σαν αντλία, σπρώχνοντας το αίμα μέσα από τα αγγεία και εξασφαλίζοντας τη συνεχή κίνησή του. Όταν η καρδιά σταματά, επέρχεται θάνατος, επειδή διακόπτεται η παροχή θρεπτικών ουσιών στους ιστούς, καθώς και η απελευθέρωση των ιστών από τα προϊόντα αποσύνθεσης.

Από τη δημιουργία της «καρδιάς» μέχρι την εποχή μας.

Ο δημιουργός της τεχνητής καρδιάς ήταν ο αντιπρόεδρος Demikhov το 1937. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η συσκευή έχει υποστεί τεράστιες αλλαγές σε μέγεθος και μεθόδους χρήσης. Η τεχνητή καρδιά είναι μια μηχανική συσκευή που αναλαμβάνει προσωρινά τη λειτουργία της κυκλοφορίας του αίματος εάν η καρδιά του ασθενούς δεν μπορεί παρέχει πλήρως στον οργανισμό αρκετό αίμα. Το κύριο μειονέκτημά του είναι η ανάγκη για συνεχή επαναφόρτιση από το δίκτυο.

Το 2009, δεν είχε δημιουργηθεί ακόμη μια αποτελεσματική εμφυτεύσιμη ανθρώπινη πρόθεση ολόκληρης καρδιάς. Ορισμένες κορυφαίες καρδιοχειρουργικές κλινικές πραγματοποιούν επιτυχείς μερικές αντικαταστάσεις οργανικών συστατικών με τεχνητά. Από το 2010, υπάρχουν πρωτότυπα αποτελεσματικών τεχνητά εμφυτεύσιμων προσθετικών ολικής καρδιάς. εμφυτεύσιμη τεχνητή πρόθεση

Επί του παρόντος, η προσθετική καρδιά θεωρείται ως ένα προσωρινό μέτρο που επιτρέπει σε έναν ασθενή με σοβαρή καρδιακή παθολογία να επιβιώσει μέχρι τη στιγμή της μεταμόσχευσης καρδιάς.

Μοντέλο καρδιάς.

Εγχώριοι επιστήμονες και σχεδιαστές έχουν αναπτύξει μια σειρά μοντέλων με τη γενική ονομασία "Αναζήτηση". Πρόκειται για κοιλιακή πρόσθεση τύπου σάκου τεσσάρων θαλάμων σχεδιασμένη για εμφύτευση σε ορθοτοπική θέση.

Το μοντέλο κάνει διάκριση μεταξύ του αριστερού και του δεξιού μισού, καθένα από τα οποία αποτελείται από μια τεχνητή κοιλία και έναν τεχνητό κόλπο. Τα συστατικά στοιχεία της τεχνητής κοιλίας είναι: σώμα, θάλαμος εργασίας, βαλβίδες εισόδου και εξόδου. Το περίβλημα της κοιλίας είναι κατασκευασμένο από καουτσούκ σιλικόνης με επίστρωση. Η μήτρα βυθίζεται σε ένα υγρό πολυμερές, αφαιρείται και ξηραίνεται - και ούτω καθεξής ξανά και ξανά, μέχρι να δημιουργηθεί μια πολυστρωματική σάρκα καρδιάς στην επιφάνεια της μήτρας. Ο θάλαμος εργασίας έχει σχήμα παρόμοιο με το σώμα. Κατασκευάστηκε από καουτσούκ λατέξ και στη συνέχεια από σιλικόνη. Το χαρακτηριστικό σχεδιασμού του θαλάμου εργασίας είναι ένα διαφορετικό πάχος τοιχώματος, στο οποίο διακρίνονται ενεργά και παθητικά τμήματα. Ο σχεδιασμός έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε ακόμη και με πλήρη τάση των ενεργών τμημάτων, τα απέναντι τοιχώματα της επιφάνειας εργασίας του θαλάμου να μην αγγίζουν το ένα το άλλο, γεγονός που εξαλείφει τον τραυματισμό των αιμοσφαιρίων.

Ο Ρώσος σχεδιαστής Alexander Drobyshev, παρ' όλες τις δυσκολίες, συνεχίζει να δημιουργεί νέα μοντέρνα σχέδια Poisk που θα είναι πολύ φθηνότερα από τα ξένα μοντέλα.

Ένα από τα καλύτερα ξένα συστήματα για σήμερα "Τεχνητή καρδιά" "Novacor" κοστίζει 400 χιλιάδες δολάρια. Μαζί της, μπορείτε να περιμένετε στο σπίτι για μια επέμβαση για έναν ολόκληρο χρόνο. Υπάρχουν δύο πλαστικές κοιλίες στη βαλίτσα Novacor. Σε ένα ξεχωριστό τρόλεϊ υπάρχει ένας εξωτερικός υπολογιστής ελέγχου υπηρεσίας, μια οθόνη ελέγχου, η οποία παραμένει στην κλινική μπροστά στους γιατρούς. Στο σπίτι, με άρρωστο τροφοδοτικό, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που αντικαθίστανται και επαναφορτίζονται από το δίκτυο. Το καθήκον του ασθενούς είναι να ακολουθεί την πράσινη ένδειξη των λαμπτήρων που δείχνει τη φόρτιση των μπαταριών.

3. Τεχνητό δέρμα

Στάδιο ανάπτυξης: ερευνητές στο κατώφλι της δημιουργίας πραγματικού δέρματος

Το τεχνητό δέρμα δημιουργήθηκε το 1996 και χρησιμοποιείται για τη μεταμόσχευση ασθενών των οποίων δέρμαυπέστη σοβαρές ζημιές από σοβαρά εγκαύματα. Η μέθοδος αποτελείται από τη σύνδεση κολλαγόνου που προέρχεται από χόνδρο ζώων με γλυκοζαμινογλυκάνη (GAG) για την ανάπτυξη ενός μοντέλου εξωκυτταρικής μήτρας που αποτελεί τη βάση για νέο δέρμα. Το 2001 δημιουργήθηκε ένα αυτοθεραπευόμενο τεχνητό δέρμα με βάση αυτή τη μέθοδο.

Μια άλλη σημαντική ανακάλυψη στον τομέα του τεχνητού δέρματος ήταν η ανάπτυξη Άγγλων επιστημόνων που ανακάλυψαν μια εκπληκτική μέθοδο αναγέννησης του δέρματος. Τα εργαστηριακά κύτταρα που παράγουν κολλαγόνο μιμούνται πραγματικά ανθρώπινα κύτταρα που εμποδίζουν τη γήρανση του δέρματος. Με την ηλικία, ο αριθμός αυτών των κυττάρων μειώνεται και το δέρμα αρχίζει να ζαρώνει. Τα τεχνητά κύτταρα που εγχέονται απευθείας στις ρυτίδες αρχίζουν να παράγουν κολλαγόνο και το δέρμα αρχίζει να αναγεννάται.

Το 2010 - Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Γρανάδας δημιούργησαν ένα τεχνητό ανθρώπινο δέρμα χρησιμοποιώντας μηχανική ιστών με βάση το βιοϋλικό αραγκόσο-ινώδους.

Το τεχνητό δέρμα εμβολιάστηκε σε ποντίκια και έδειξε βέλτιστα αποτελέσματα όσον αφορά την ανάπτυξη, τη μείωση και τη λειτουργικότητα. Αυτή η ανακάλυψη θα του επιτρέψει να βρει κλινικές εφαρμογές, καθώς και εφαρμογές σε εργαστηριακές δοκιμές σε ιστούς, οι οποίες, με τη σειρά τους, θα αποφύγουν τη χρήση πειραματόζωων. Επιπλέον, η ανακάλυψη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων στη θεραπεία παθολογιών του δέρματος.

Η μελέτη διεξήχθη από τον Jose Maria Jimenez Rodriguez της Ομάδας Ερευνών Μηχανικής Ιστών στο Τμήμα Ιστολογίας του Πανεπιστημίου της Γρανάδας, με επικεφαλής τους καθηγητές Miguel Alaminos Mingorance, Antonio Campos Munoz και Jose Miguel Labrador Molina Labrador Molina.

Οι ερευνητές αρχικά επέλεξαν κύτταρα που αργότερα θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία τεχνητού δέρματος. Η ανάπτυξη της καλλιέργειας στη συνέχεια αναλύθηκε στο εργαστήριο και τελικά πραγματοποιήθηκε ποιοτικός έλεγχος με μόσχευμα ιστών σε ποντίκια. Για το σκοπό αυτό, έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές μικροσκοπίας ανοσοφθορισμού. Επέτρεψαν στους επιστήμονες να αξιολογήσουν παράγοντες όπως ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων, η παρουσία δεικτών μορφολογικής διαφοροποίησης, η έκφραση κυτταροκρεατίνης, ινβολουκρίνης και φιλαγκρίνης. αγγειογένεση και ανάπτυξη τεχνητού δέρματος στο σώμα του λήπτη.

Για πειράματα, οι ερευνητές πήραν μικρά κομμάτια ανθρώπινου δέρματος με βιοψία από ασθενείς μετά πλαστική χειρουργικήστο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Virgen de las Nieves στη Γρανάδα. Φυσικά, με τη συγκατάθεση των ασθενών.

Ανθρώπινο ινώδες από το πλάσμα υγιών δοτών χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία τεχνητού δέρματος. Στη συνέχεια, οι ερευνητές πρόσθεσαν τρανεξαμικό οξύ (για την πρόληψη της ινωδόλυσης), χλωριούχο ασβέστιο (για την πρόληψη της πήξης του ινώδους) και 0,1% αραγκόζη. Αυτά τα υποκατάστατα εμβολιάστηκαν στις πλάτες γυμνών ποντικών για να παρατηρηθεί η ανάπτυξή τους in vivo.

Το δέρμα που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο έδειξε καλό επίπεδο βιοσυμβατότητας. Δεν βρέθηκε απόρριψη, ασυμφωνία ή μόλυνση. Επιπλέον, το δέρμα όλων των ζώων στη μελέτη παρουσίασε κοκκοποίηση έξι ημέρες μετά την εμφύτευση. Οι ουλές τελείωσαν τις επόμενες είκοσι μέρες.

Το πείραμα που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Γρανάδας ήταν το πρώτο στο οποίο δημιουργήθηκε ένα τεχνητό δέρμα με χόριο βασισμένο σε βιοϋλικό αραγκόσο-ινώδους. Μέχρι τώρα έχουν χρησιμοποιηθεί και άλλα βιοϋλικά όπως κολλαγόνο, ινώδες, πολυγλυκολικό οξύ, χιτοζάνη κ.λπ.

4. Τεχνητό έντερο

Το 2006, Βρετανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν τη δημιουργία ενός τεχνητού εντέρου ικανού να αναπαράγει με ακρίβεια τη φυσική και χημικές αντιδράσειςεμφανίζεται κατά την πέψη.

Το όργανο είναι κατασκευασμένο από ειδικό πλαστικό και μέταλλο, τα οποία δεν καταρρέουν και δεν διαβρώνονται.

Στη συνέχεια, για πρώτη φορά στην ιστορία, έγινε δουλειά που απέδειξε πώς τα ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα σε ένα τρυβλίο Petri μπορούν να συναρμολογηθούν σε ιστό σώματος με τρισδιάστατη αρχιτεκτονική και τον τύπο των συνδέσεων που είναι εγγενείς στη φυσικά αναπτυγμένη σάρκα.

Ο τεχνητός ιστός του εντέρου θα μπορούσε να είναι η #1 θεραπευτική επιλογή για άτομα που πάσχουν από νεκρωτική εντεροκολίτιδα, φλεγμονώδη νόσο του εντέρου και σύνδρομο βραχέως εντέρου.

Κατά τη διάρκεια της έρευνας, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Δρ Τζέιμς Γουέλς χρησιμοποίησε δύο τύπους πολυδύναμων κυττάρων: τα εμβρυϊκά ανθρώπινα βλαστοκύτταρα και τα επαγόμενα, που λαμβάνονται με επαναπρογραμματισμό των ανθρώπινων κυττάρων του δέρματος.

Τα εμβρυϊκά κύτταρα ονομάζονται πολυδύναμα επειδή είναι σε θέση να μεταμορφωθούν σε οποιονδήποτε από τους 200 διαφορετικούς τύπους κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα. Τα επαγόμενα κύτταρα είναι κατάλληλα για «χτένισμα» του γονότυπου ενός συγκεκριμένου δότη, χωρίς τον κίνδυνο περαιτέρω απόρριψης και συναφών επιπλοκών. Αυτή είναι μια νέα εφεύρεση της επιστήμης, επομένως δεν είναι ακόμη σαφές εάν τα επαγόμενα κύτταρα του ενήλικου οργανισμού έχουν το ίδιο δυναμικό με τα κύτταρα του εμβρύου.

Ο τεχνητός εντερικός ιστός «απελευθερώθηκε» σε δύο μορφές, συναρμολογημένος από δύο διαφορετικούς τύπους βλαστοκυττάρων.

Χρειάστηκε πολύς χρόνος και προσπάθεια για να μετατραπούν μεμονωμένα κύτταρα σε εντερικό ιστό. Οι επιστήμονες συγκέντρωσαν ιστό χρησιμοποιώντας χημικές ουσίες καθώς και πρωτεΐνες που ονομάζονται αυξητικοί παράγοντες. Σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα, η ζωντανή ύλη αναπτύχθηκε με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα αναπτυσσόμενο ανθρώπινο έμβρυο. Αρχικά, λαμβάνεται το λεγόμενο ενδόδερμα, από το οποίο αναπτύσσονται ο οισοφάγος, το στομάχι, τα έντερα και οι πνεύμονες, καθώς και το πάγκρεας και το συκώτι. Όμως οι γιατροί έδωσαν εντολή στο ενδόδερμα να αναπτυχθεί μόνο στα πρωτεύοντα κύτταρα του εντέρου. Χρειάστηκαν 28 ημέρες για να αποκτήσουν απτά αποτελέσματα. Ο ιστός έχει ωριμάσει και έχει αποκτήσει την απορροφητική και εκκριτική λειτουργικότητα ενός υγιούς ανθρώπινου πεπτικού συστήματος. Διαθέτει επίσης συγκεκριμένα βλαστοκύτταρα, με τα οποία πλέον θα είναι πολύ πιο εύκολο να δουλέψεις.

Υπάρχει πάντα έλλειψη αιμοδοτών - οι κλινικές παρέχονται με προϊόντα αίματος μόνο για το 40% του κανόνα. Μια επέμβαση καρδιάς με το σύστημα τεχνητής κυκλοφορίας απαιτεί αίμα 10 δωρητών. Υπάρχει πιθανότητα το τεχνητό αίμα να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος - ως κατασκευαστής, οι επιστήμονες έχουν ήδη αρχίσει να το συλλέγουν. Έχουν δημιουργηθεί συνθετικό πλάσμα, ερυθροκύτταρα και αιμοπετάλια.

Δημιουργία «αίματος»

Το πλάσμα είναι ένα από τα κύρια συστατικά του αίματος, το υγρό μέρος του. Το "πλαστικό πλάσμα", που δημιουργήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ (Μ. Βρετανία), μπορεί να εκτελέσει όλες τις λειτουργίες ενός πραγματικού και είναι απολύτως ασφαλές για τον οργανισμό. Η σύνθεσή του περιλαμβάνει ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣικανό να μεταφέρει οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά. Σήμερα, το τεχνητό πλάσμα έχει σχεδιαστεί για να σώζει ζωές σε ακραίες καταστάσεις, αλλά στο εγγύς μέλλον θα χρησιμοποιείται παντού.

Λοιπόν, αυτό είναι εντυπωσιακό. Αν και είναι λίγο τρομακτικό να φανταστείς ότι ρέει υγρό πλαστικό μέσα σου, ή μάλλον πλαστικό πλάσμα. Εξάλλου, για να γίνει αίμα, χρειάζεται ακόμα να γεμίσει με ερυθροκύτταρα, λευκοκύτταρα και αιμοπετάλια. Ειδικοί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (ΗΠΑ) αποφάσισαν να βοηθήσουν τους Βρετανούς συναδέλφους τους με τον «αιματοβαμμένο κατασκευαστή». Έχουν αναπτύξει πλήρως συνθετικά ερυθρά αιμοσφαίρια από πολυμερή που μπορούν να μεταφέρουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά από τους πνεύμονες σε όργανα και ιστούς και αντίστροφα, δηλαδή να εκτελούν την κύρια λειτουργία των πραγματικών ερυθρών αιμοσφαιρίων. Επιπλέον, μπορούν να παραδώσουν στα κύτταρα φάρμακα. Οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι τα επόμενα χρόνια θα ολοκληρωθούν όλες οι κλινικές δοκιμές των τεχνητών ερυθροκυττάρων και θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μετάγγιση. Είναι αλήθεια ότι μετά την αραίωσή τους στο πλάσμα - ακόμη και σε φυσικό, ακόμη και σε συνθετικό.

Μη θέλοντας να μείνουν πίσω από τους ομολόγους τους στην Καλιφόρνια, τα τεχνητά αιμοπετάλια αναπτύχθηκαν από επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Οχάιο. Για την ακρίβεια, δεν πρόκειται ακριβώς για αιμοπετάλια, αλλά για συνθετικούς βοηθούς τους, που αποτελούνται επίσης από πολυμερές υλικό. Το κύριο καθήκον τους είναι να δημιουργήσουν ένα αποτελεσματικό περιβάλλον για να κολλήσουν τα αιμοπετάλια μεταξύ τους, το οποίο είναι απαραίτητο για να σταματήσει η αιμορραγία. Τώρα στις κλινικές, η μάζα αιμοπεταλίων χρησιμοποιείται για αυτό, αλλά η απόκτησή της είναι μια επίπονη και μάλλον μακρά διαδικασία. Είναι απαραίτητο να βρεθούν δότες, να γίνει αυστηρή επιλογή αιμοπεταλίων, τα οποία, επιπλέον, αποθηκεύονται για όχι περισσότερο από 5 ημέρες και υπόκεινται σε βακτηριακές λοιμώξεις. Η έλευση των τεχνητών αιμοπεταλίων εξαλείφει όλα αυτά τα προβλήματα. Έτσι η εφεύρεση θα είναι ένας καλός βοηθός και θα επιτρέψει στους γιατρούς να μην φοβούνται την αιμορραγία.

Πραγματικό ή τεχνητό αίμα. Τι καλύτερο;

Ο όρος «τεχνητό αίμα» είναι λίγο λανθασμένος. Το πραγματικό αίμα εκτελεί μεγάλο αριθμό εργασιών. Το τεχνητό αίμα μπορεί να εκτελέσει μόνο μερικά από αυτά μέχρι στιγμής.Αν δημιουργηθεί ένα πλήρες τεχνητό αίμα που μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως το πραγματικό, αυτό θα είναι μια πραγματική ανακάλυψη στην ιατρική.

Το τεχνητό αίμα έχει δύο κύριες λειτουργίες:

1) αυξάνει τον όγκο των κυττάρων του αίματος

2) εκτελεί τις λειτουργίες εμπλουτισμού οξυγόνου.

Ενώ μια ουσία που αυξάνει τον όγκο των αιμοσφαιρίων χρησιμοποιείται εδώ και καιρό στα νοσοκομεία, η οξυγονοθεραπεία βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη και κλινική έρευνα.

Υποτιθέμενα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του τεχνητού αίματος

Αξιοπρέπεια μειονεκτήματα

δεν υπάρχει κίνδυνος μόλυνσης από ιό παρενέργειες

συμβατό με οποιαδήποτε ομάδα αίματος τοξικότητα

μετάγγιση

εργαστηριακή παραγωγή υψηλό κόστος

σχετική ευκολία αποθήκευσης

6. Τεχνητός πνεύμονας

Αμερικανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Yale, με επικεφαλής τη Laura Niklason, έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη: κατάφεραν να δημιουργήσουν έναν τεχνητό πνεύμονα και να τον μεταμοσχεύσουν σε αρουραίους. Επίσης, δημιουργήθηκε ξεχωριστά ένας πνεύμονας που λειτουργεί αυτόνομα και μιμείται το έργο ενός πραγματικού οργάνου.

Πρέπει να πούμε ότι ο ανθρώπινος πνεύμονας είναι ένας πολύπλοκος μηχανισμός. Η επιφάνεια ενός πνεύμονα σε έναν ενήλικα είναι περίπου 70 τετραγωνικά μέτρα, διευθετημένη έτσι ώστε να επιτρέπει την αποτελεσματική μεταφορά οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα μεταξύ αίματος και αέρα. Αλλά πνευμονικός ιστόςδύσκολο να επιδιορθωθεί, επομένως αυτή τη στιγμή ο μόνος τρόπος αντικατάστασης των κατεστραμμένων τμημάτων του οργάνου είναι η μεταμόσχευση. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ επικίνδυνη λόγω του υψηλού ποσοστού απορρίψεων. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, δέκα χρόνια μετά τη μεταμόσχευση, μόνο το 10-20% των ασθενών παραμένει ζωντανός.

Ο «τεχνητός πνεύμονας» είναι μια παλλόμενη αντλία που παρέχει αέρα σε δόσεις με συχνότητα 40-50 φορές το λεπτό. Ένα συμβατικό έμβολο δεν είναι κατάλληλο για αυτό· σωματίδια του υλικού των τριβόμενων τμημάτων ή της σφράγισης του μπορούν να εισέλθουν στη ροή του αέρα. Εδώ, και σε άλλες παρόμοιες συσκευές, χρησιμοποιούνται κυματοειδείς μεταλλικές ή πλαστικές φυσούνες - φυσούνες. Καθαρισμένος και φέρεται στην απαιτούμενη θερμοκρασία, ο αέρας τροφοδοτείται απευθείας στους βρόγχους.

7. Τεχνητά οστά

Γιατροί από το Imperial College του Λονδίνου ισχυρίζονται ότι κατάφεραν να παράγουν ένα οστικό υλικό που μοιάζει περισσότερο σε σύνθεση με τα πραγματικά οστά και έχει ελάχιστες πιθανότητες απόρριψης. Τα νέα τεχνητά υλικά οστών αποτελούνται στην πραγματικότητα από τρεις χημικές ενώσεις ταυτόχρονα, οι οποίες προσομοιώνουν το έργο πραγματικών κυττάρων οστού ιστού.

Γιατροί και ειδικοί στην προσθετική σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν τώρα νέα υλικά που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πλήρης αντικατάσταση του οστικού ιστού στο ανθρώπινο σώμα.

Ωστόσο, μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει μόνο υλικά που μοιάζουν με οστά, τα οποία δεν έχουν ακόμη μεταμοσχευθεί αντί για αληθινά οστά, αν και σπασμένα. Το κύριο πρόβλημα με τέτοια υλικά ψευδο-οστών είναι ότι το σώμα δεν τα αναγνωρίζει ως "εγγενή" ιστούς των οστώνκαι δεν τα πάει καλά μαζί τους. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να ξεκινήσουν μεγάλης κλίμακας διαδικασίες απόρριψης στο σώμα ενός ασθενούς με μεταμοσχευμένα οστά, κάτι που, στη χειρότερη περίπτωση, μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε μαζική αποτυχία του ανοσοποιητικού συστήματος και θάνατο του ασθενούς.

εγκεφαλικές προθέσεις

Οι προθέσεις εγκεφάλου είναι ένα πολύ δύσκολο, αλλά εφικτό έργο. Ήδη σήμερα, είναι δυνατό να εισαχθεί ένα ειδικό τσιπ στον ανθρώπινο εγκέφαλο, το οποίο θα είναι υπεύθυνο για τη βραχυπρόθεσμη μνήμη και τις χωρικές αισθήσεις. Ένα τέτοιο τσιπ θα γίνει απαραίτητο στοιχείο για άτομα που πάσχουν από νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Οι εγκεφαλικές προθέσεις εξακολουθούν να δοκιμάζονται, αλλά τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι η ανθρωπότητα έχει όλες τις πιθανότητες να αντικαταστήσει μέρη του εγκεφάλου στο μέλλον.

τεχνητά χέρια.

Τεχνητά χέρια τον 19ο αιώνα χωρίζονταν σε «εργαζόμενα χέρια» και «καλλυντικά χέρια», ή είδη πολυτελείας.

Για έναν κτιστοποιό ή έναν εργάτη, περιορίζονταν να επιβάλλουν στον πήχη ή στον ώμο έναν επίδεσμο από δερμάτινο μανίκι με εξαρτήματα, στον οποίο ήταν προσαρτημένο ένα εργαλείο που αντιστοιχεί στο επάγγελμα του εργάτη - λαβίδες, δαχτυλίδι, γάντζος κ.λπ. .

Τα καλλυντικά τεχνητά χέρια, ανάλογα με το επάγγελμα, τον τρόπο ζωής, τον βαθμό εκπαίδευσης και άλλες συνθήκες, ήταν λίγο πολύ περίπλοκα. Το τεχνητό χέρι θα μπορούσε να έχει τη μορφή φυσικού, φορώντας ένα κομψό παιδικό γάντι, ικανό να παράγει ωραία δουλειά. γράψτε και ακόμη και ανακατέψτε κάρτες (όπως το περίφημο χέρι του στρατηγού Davydov).

Εάν ο ακρωτηριασμός δεν έχει φτάσει άρθρωση του αγκώνα, τότε με τη βοήθεια ενός τεχνητού χεριού ήταν δυνατή η επιστροφή της λειτουργίας του άνω άκρου. αλλά αν ο άνω βραχίονας ακρωτηριάστηκε, τότε η εργασία του χεριού ήταν δυνατή μόνο μέσω ογκωδών, πολύ περίπλοκων και απαιτητικών συσκευών.

Εκτός από το τελευταίο, τεχνητό άνω άκρααποτελούνταν από δύο δερμάτινα ή μεταλλικά μανίκια για τον βραχίονα και το αντιβράχιο, τα οποία πάνω από την άρθρωση του αγκώνα συνδέονταν κινητικά σε μεντεσέδες με μεταλλικούς νάρθηκες. Το χέρι ήταν φτιαγμένο από ανοιχτόχρωμο ξύλο και είτε στερεωμένο στο αντιβράχιο είτε κινητό. Υπήρχαν ελατήρια στις αρθρώσεις κάθε δακτύλου. από τις άκρες των δακτύλων βγαίνουν εντερικές χορδές, οι οποίες συνδέονταν πίσω από την άρθρωση του καρπού και συνέχιζαν με τη μορφή δύο ισχυρότερων κορδονιών, και η μία, περνώντας από τους κυλίνδρους μέσα από την άρθρωση του αγκώνα, προσαρτήθηκε στο ελατήριο στον πάνω ώμο, ενώ ο άλλος, επίσης κινούμενος στο μπλοκ, τελείωσε ελεύθερα με ένα μάτι. Εάν θέλετε να κρατήσετε τα δάχτυλά σας σφιγμένα με έναν εκτεταμένο ώμο, τότε αυτή η οπή είναι κρεμασμένη σε ένα κουμπί στον επάνω ώμο. Με την εκούσια κάμψη της άρθρωσης του αγκώνα, τα δάχτυλα έκλεισαν σε αυτή τη συσκευή και έκλεισαν εντελώς εάν ο ώμος ήταν λυγισμένος σε ορθή γωνία.

Για παραγγελίες τεχνητών χεριών, αρκούσε να υποδεικνύονται τα μέτρα του μήκους και του όγκου του κολοβώματος, καθώς και το υγιές χέρι, και να εξηγείται η τεχνική του σκοπού που πρέπει να εξυπηρετούν.

Οι προθέσεις για τα χέρια πρέπει να έχουν όλες τις απαραίτητες ιδιότητες, για παράδειγμα, τη λειτουργία του κλεισίματος και του ανοίγματος του χεριού, της συγκράτησης και της απελευθέρωσης οτιδήποτε από τα χέρια, και η πρόσθεση θα πρέπει να έχει μια εμφάνιση που αντιγράφει το χαμένο άκρο όσο το δυνατόν περισσότερο. Υπάρχουν ενεργητικά και παθητικά προσθετικά χέρια.

Παθητικό μόνο αντίγραφο εμφάνισητα χέρια, και τα ενεργά, τα οποία χωρίζονται σε βιοηλεκτρικά και μηχανικά, αποδίδουν πολύ περισσότερα χαρακτηριστικά. Το μηχανικό χέρι αντιγράφει ένα πραγματικό χέρι με μεγάλη ακρίβεια, έτσι ώστε κάθε ακρωτηριασμένος να μπορεί να χαλαρώσει ανάμεσα στους ανθρώπους και να μπορεί επίσης να πάρει ένα αντικείμενο και να το απελευθερώσει. Ο επίδεσμος, ο οποίος είναι προσαρτημένος στην ωμική ζώνη, θέτει τη βούρτσα σε κίνηση.

Η βιοηλεκτρική πρόσθεση λειτουργεί χάρη σε ηλεκτρόδια που διαβάζουν το ρεύμα που παράγεται από τους μύες κατά τη συστολή, το σήμα μεταδίδεται στον μικροεπεξεργαστή και η πρόθεση κινείται.

τεχνητά πόδια

Για άτομο με σωματικό τραυματισμό κάτω άκραΦυσικά, οι ποιοτικές προθέσεις ποδιών είναι σημαντικές.

Από το επίπεδο ακρωτηριασμού του άκρου θα εξαρτηθεί η σωστή επιλογή της πρόθεσης, η οποία θα αντικαταστήσει και μάλιστα θα μπορέσει να αποκαταστήσει πολλές από τις λειτουργίες που ήταν χαρακτηριστικές του άκρου.

Υπάρχουν προθέσεις για ανθρώπους, μικρούς και μεγάλους, καθώς και για παιδιά, αθλητές και όσους, παρά τον ακρωτηριασμό, κάνουν εξίσου δραστήρια ζωή. Προσθετική υψηλής κατηγορίαςαποτελείται από σύστημα αναστολής, αρθρώσεις γονάτων, προσαρμογείς από υψηλής ποιότητας υλικό και αυξημένη αντοχή. Συνήθως, κατά την επιλογή μιας πρόθεσης, δίνεται η μεγαλύτερη προσοχή στο μέλλον φυσική άσκησηασθενή και το σωματικό του βάρος.

Με τη βοήθεια μιας υψηλής ποιότητας πρόσθεσης, ένα άτομο θα μπορεί να ζήσει όπως πριν, με ελάχιστη ή καθόλου ταλαιπωρία, ακόμη και να πραγματοποιήσει επισκευές στο σπίτι, να αγοράσει υλικά στέγης και να κάνει άλλους τύπους εργασιών αντοχής.

Τις περισσότερες φορές, όλα τα μεμονωμένα μέρη της πρόσθεσης είναι κατασκευασμένα από τα πιο ανθεκτικά υλικά, για παράδειγμα, τιτάνιο ή κράμα χάλυβα.

Εάν ένα άτομο ζυγίζει έως 75 κιλά, τότε επιλέγονται για αυτόν ελαφρύτερες προθέσεις από άλλα κράματα. Υπάρχουν μικρές ενότητες ειδικά σχεδιασμένες για παιδιά από 2 έως 12 ετών. Για πολλούς ανθρώπους με ακρωτηριασμούς, η εμφάνιση εταιρειών προσθετικών και ορθοπεδικών που κατασκευάζουν κατά παραγγελία προθέσεις για χέρια και πόδια, κατασκευάζουν κορσέδες, πάτους και ορθοπεδικές συσκευές έχει γίνει πραγματική σωτηρία.

συμπέρασμα

Η σύγχρονη ιατρική τεχνολογία σάς επιτρέπει να αντικαταστήσετε πλήρως ή μερικώς νοσούντα ανθρώπινα όργανα. Ένας ηλεκτρονικός βηματοδότης καρδιάς, ένας ενισχυτής ήχου για άτομα που πάσχουν από κώφωση, ένας φακός από ειδικό πλαστικό - αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα χρήσης της τεχνολογίας στην ιατρική. Οι βιοπροσθέσεις που οδηγούνται από μικροσκοπικά τροφοδοτικά που ανταποκρίνονται στα βιορεύματα στο ανθρώπινο σώμα γίνονται επίσης πιο διαδεδομένες.

Κατά τις πιο περίπλοκες επεμβάσεις που εκτελούνται στην καρδιά, τους πνεύμονες ή τους νεφρούς, παρέχεται πολύτιμη βοήθεια στους γιατρούς από τις «Τεχνητές Συσκευές Κυκλοφορίας», «Τεχνητό Πνεύμονα», «Τεχνητή Καρδιά», «Τεχνητό Νεφρό», οι οποίες αναλαμβάνουν τις λειτουργίες του χειρουργημένα όργανα, αφήστε για λίγο να αναστείλουν την εργασία τους.

Με αυτόν τον τρόπο, τεχνητά όργαναέχουν μεγάλη σημασία στη σύγχρονη ιατρική.

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1. Τεχνητός νεφρός και η κλινική του εφαρμογή, Μ., 1961; Fritz K. W., Hämodialyse, Stuttg., 1966.

Buresh Ya. Μέθοδοι ηλεκτροφυσιολογικής έρευνας. Mediana. Μ., 1973.

Μεταμόσχευση οργάνων και ιστών σε πολυεπιστημονικό επιστημονικό κέντρο, Μόσχα, 2011, 420 σελίδες, εκδ. Μ.Σχ. Khubutia.

Απόρριψη μεταμοσχευμένης καρδιάς. Μόσχα, 2005, 240 σελ. Συν-συγγραφείς: V. I. Shumakov and O. P. Shevchenko.

Galletti P. M., Bricher G. A., Βασικές αρχές και τεχνικές εξωσωματικής κυκλοφορίας, μτφρ. από τα αγγλικά, Μ., 1966

Όταν πρόκειται για δημιουργία στο εργαστήριο ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΟΡΓΑΝΑικανός να εκτελεί τις λειτουργίες που ορίζει η φύση στο ανθρώπινο σώμα, ένα σκεπτικιστικό χαμόγελο εμφανίζεται ακούσια στο πρόσωπο της πλειοψηφίας. Κάπως μοιάζει περισσότερο με φαντασία.

Ωστόσο, σήμερα η καλλιέργεια νέων οργάνων είναι η πιο αντικειμενική πραγματικότητα, όπως και οι πρώτοι ασθενείς των οποίων η ζωή σώθηκε χάρη σε τις πιο μοναδικές λειτουργίεςστις μεταμοσχεύσεις οργάνων. Και θα ήθελα να δηλώσω με περηφάνια ότι αυτές οι πρωτοποριακές μελέτες στον τομέα της αναγεννητικής ιατρικής πραγματοποιούνται εδώ στο Kuban.

Την ιστορία ενός ατόμου που είχε την τύχη να πάρει όλες τις πληροφορίες από πρώτο χέρι, θέλω να μεταφέρω χωρίς περικοπές, κάτι που κάνουμε.

Ο Paolo Macchiarini δεν είναι μόνο ιταλικό όνομα. Αυτός ο άντρας είναι ένας αληθινός Ιταλός, με το ταμπεραμέντο και τη συναισθηματικότητα που ενυπάρχουν στην εθνικότητά του. Εκφράζοντας τον θαυμασμό του, αναφωνεί με χαρά: «Φανταστικό!!!», προχωρώντας αμέσως σε ένα απελπισμένο επιφώνημα: «Περιμένουν να πεθάνω!!!», αναφέροντας συναδέλφους που νιώθουν ενόχληση για την ανωτερότητα αυτού άτομο, και ούτω καθεξής συνεχίζοντας να μοιράζεται ανιδιοτελώς τις προοπτικές των τελευταίων εξελίξεων που δίνουν ελπίδα για τη διάσωση νέων ανθρώπινων ζωών.

Συμμετέχοντας στο συνέδριο του Σότσι «Γενετική της γήρανσης και της μακροζωίας», στο οποίο συμμετείχαν οι πιο διάσημοι ειδικοί σε αυτόν τον τομέα από όλο τον κόσμο, ο Paolo Macchiarini βρέθηκε σε πιο πλεονεκτική θέση, επειδή δεν χρειάστηκε να ξεπεράσει κορδόνια, παρά το γεγονός ότι είναι ειδικός καθολικής κλίμακας.

Εδώ και αρκετά χρόνια, αυτός ο άνθρωπος είναι επικεφαλής του Κέντρου Αναγεννητικής Ιατρικής του Ιατρικού Πανεπιστημίου Kuban. Για να λάβει τη συγκατάθεση του καθηγητή Macchiarini να έρθει να εργαστεί στο Κρασνοντάρ, η ρωσική κυβέρνηση διέθεσε 150 εκατομμύρια ρούβλια για τη δημιουργία του κέντρου.

Ο καθηγητής σημειώνει με ευγνωμοσύνη ότι όσο εργάζεται στη χώρα μας δεν χρειάζεται να αναζητά ευκαιρίες για να λύσει οικονομικά προβλήματα και χρησιμοποιεί στο έπακρο όλο το χρόνο και το ταλέντο του για να σώσει ζωές ανθρώπων.

Πώς κατασκευάζονται τα όργανα για μεταμόσχευση

Ο Paolo Macchiarini είναι ο συγγραφέας και ο δημιουργός της καινοτόμου τεχνολογίας ανάπτυξης της τραχείας, η οποία, πράγματι, είναι το καμάρι και το κύριο επίτευγμα της αναγεννητικής ιατρικής. Το 2008, για πρώτη φορά στην ιστορία της ανθρωπότητας, πραγματοποίησε μια επέμβαση μεταμόσχευσης μιας ασθενή με τραχεία που αναπτύχθηκε από τα δικά της βλαστοκύτταρα σε ένα πλαίσιο δότη σε έναν βιοαντιδραστήρα. Ένα χρόνο αργότερα, έγινε μια εκπληκτική επέμβαση, όταν το όργανο αναπτύχθηκε μέσα στο σώμα του ασθενούς χωρίς τη χρήση βιοαντιδραστήρα. Το 2011, ο καθηγητής Macchiarini πραγματοποίησε μια άνευ προηγουμένου επέμβαση μεταμόσχευσης ενός ανθρώπινου οργάνου που δημιουργήθηκε πλήρως στο εργαστήριο σε ένα τεχνητό πλαίσιο, όταν δεν χρησιμοποιήθηκαν όργανα δωρητές.

Η πρώτη επίσκεψη του Macchiarini στη Ρωσία πραγματοποιήθηκε το 2010. Το Science for Life Extension Foundation τον κάλεσε να πραγματοποιήσει ένα master class για την αναγεννητική ιατρική. Την ίδια χρονιά, ο καθηγητής Macchiarini, για πρώτη φορά στη Ρωσία, έκανε μεταμόσχευση τραχείας σε μια νεαρή γυναίκα που είχε τραυματιστεί σε τροχαίο και είχε χάσει την ικανότητα να μιλάει και να αναπνέει κανονικά. Η ασθενής ανέκτησε την υγεία της και η Ιταλίδα γιατρός συνέχισε να αναπτύσσει την αναγεννητική ιατρική στη χώρα μας, εισάγοντας συνεχώς κάτι προηγμένο. Για παράδειγμα, μαζί με μια τεχνητά αναπτυγμένη τραχεία, ένα μέρος του λάρυγγα μεταμοσχεύθηκε σε ένα άτομο.

- Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς ένα όργανο μπορεί να αναπαραχθεί αυτόνομα, ερήμην ενός ατόμου;

«Στο μεγαλύτερο μέρος, αυτό δεν μπορεί να γίνει. Έχοντας τα κύτταρα ενός ενήλικα, δεν θα είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα ολόκληρο όργανο χωρίς όργανο δότη ή τεχνητό πλαίσιο.

Πώς ήταν η διαδικασία προετοιμασίας του υλικού όταν όλα μόλις ξεκινούσαν; Έλαβε όργανο δότη. Ο δότης μπορεί να είναι άνθρωπος ή ζώο, πιο συχνά γουρούνι. Το όργανο αυτό βυθίστηκε σε ειδικό διάλυμα, όπου διαλύθηκαν οι μυϊκοί ιστοί, ελευθερώνοντάς το έτσι από το γενετικό υλικό. Ως αποτέλεσμα, παρέμεινε μόνο ένα πλαίσιο συνδετικού ιστού. Κάθε όργανο έχει ένα πλαίσιο που του επιτρέπει να διατηρεί το σχήμα του, τη λεγόμενη εξωκυτταρική μήτρα. Αν και ο σκελετός ενός οργάνου που λαμβάνεται από ένα γουρούνι που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο, με ανοσοποιητικό σύστημαένα άτομο δεν έρχεται σε σύγκρουση, ωστόσο, υπάρχει κίνδυνος τυχαίας διείσδυσης κάποιου είδους ιού και για τους μουσουλμάνους αυτή η επιλογή δεν είναι αποδεκτή για θρησκευτικούς λόγους. Έτσι το όργανο που κατασχέθηκε από τον νεκρό ήταν πιο κατάλληλο για την απόκτηση ενός πλαισίου.

Το 2011, εισήχθη η πιο πρόσφατη τεχνολογία για τη δημιουργία ενός τεχνητού πλαισίου, η οποία καθιστά δυνατή, κατ 'αρχήν, χωρίς δωρητές. Αυτό το πλαίσιο είναι ένας σωλήνας κατασκευασμένος σύμφωνα με τις επιμέρους διαστάσεις του οργάνου του ασθενούς, κατασκευασμένος από ελαστικό και πλαστικό νανοσύνθετο υλικό. Αυτό είναι ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός. Με την παραλαβή ενός τεχνητού πλαισίου, δεν χρειάζονται δότες και όλα τα ερωτήματα βιοηθικής απομακρύνονται άμεσα, ειδικά όταν πρόκειται για παιδιά.

«Αλλά ένας σωλήνας δεν είναι όργανο. Πώς να το αναβιώσετε και να το κάνετε να λειτουργήσει;

- Για τους σκοπούς αυτούς, υπάρχει ένας βιοαντιδραστήρας.

«Κάτι σαν βιοεκτυπωτής;»

- Ένας βιοεκτυπωτής μπορεί να παράγει απλούς ιστούς ή αγγεία, αλλά όχι πολύπλοκα όργανα. Ο βιοαντιδραστήρας προορίζεται για αναπαραγωγή και ανάπτυξη κυττάρων, για τα οποία διατηρούνται εκεί οι βέλτιστες συνθήκες. Τα κύτταρα του βιοαντιδραστήρα εφοδιάζονται με τροφή, έχουν την ικανότητα να αναπνέουν και τα μεταβολικά προϊόντα απομακρύνονται από εκεί. Από το μυελό των οστών του ασθενούς, απομονώνονται τα δικά του κύτταρα, τα οποία σπέρνονται στο ικρίωμα. Τα βλαστοκύτταρα αυτού του τύπου μπορούν να μετατραπούν σε ειδικά κύτταρα των απαιτούμενων οργάνων. Μέσα σε δύο ημέρες, το πλαίσιο είναι κατάφυτο με αυτά τα κύτταρα και στη συνέχεια, ενεργώντας σε αυτά με έναν συγκεκριμένο τρόπο, τα κύτταρα μετατρέπονται σε τραχειακά. Το όργανο είναι έτοιμο για μεταμόσχευση και εφόσον αναπτύσσεται από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, δεν απορρίπτεται από τον οργανισμό.

- Μα δεν σκοπεύεις να σταματήσεις μόνο στην τραχεία, έτσι;

- Αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε εξέλιξη μια μελέτη σε ζώα του οισοφάγου και του διαφράγματος που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο. Επιπλέον, σχεδιάζεται, μαζί με το Ινστιτούτο του Τέξας, να αναπτυχθεί μια λειτουργική καρδιά για πρώτη φορά στον κόσμο.

ΣΕ Επικράτεια Κρασνοντάρυπάρχει ειδικό φυτώριο πιθήκων για ιατρική έρευνα. Σε αυτούς σχεδιάζεται να δοκιμαστεί η πρώτη συνθετική καρδιά. Λαμβάνοντας υπόψη ότι στη Ρωσία πολλά προβλήματα επιλύονται πολύ πιο εύκολα από ό,τι στη Δύση ή στις Ηνωμένες Πολιτείες, υπάρχει μεγάλη πεποίθηση ότι η Ρωσία θα γίνει η γενέτειρα της πρώτης ανθρώπινης καρδιάς που αναπτύχθηκε σε εργαστήριο.

- Και ποια όργανα έχουν μεγαλύτερη ζήτηση;

- Δεν υπάρχει όριο στην τελειότητα και στην ανθρώπινη βλακεία. Πώς αλλιώς να αντιμετωπίσεις το αίτημα κάποιου προέδρου ομοφυλοφιλικής κοινωνίας να του δώσει πέος;

- Δύο πέη - αυτό είναι μια σκέψη!

- Ναι, το γεγονός είναι ότι δεν ήταν μόνο δύο, για κάποιο λόγο δεν υπήρχε καθόλου. Αυτό είναι μόνο στα πέη δεν είμαι δυνατός. Με την ευκαιρία, με τη μήτρα, επίσης, δεν θα μπορούσε να βοηθήσει. Άλλωστε, οι άνθρωποι δεν βασανίζονται μόνο από ασθένειες, αλλά και κάθε είδους τρελές ιδέες δεν τους επιτρέπουν να ζήσουν ειρηνικά.

Το κέντρο μας δεν λειτουργεί με αυτές τις νέες τάσεις. Αυτό που προσπάθησαν ήταν να αναπτύξουν όρχεις, γιατί αυτό το πρόβλημα είναι πολύ σχετικό λόγω του τεράστιου αριθμού παιδιών που έχουν διαγνωστεί με καρκίνο των όρχεων ή έχουν συγγενείς ανωμαλίες. Ωστόσο, τα βλαστοκύτταρα δεν μπόρεσαν να μετατραπούν σε κύτταρα όρχεων και οι μελέτες τελείωσαν χωρίς συμπέρασμα.

Όπως είναι φυσικό, οι κύριες προσπάθειες του κέντρου μας στοχεύουν στην ανάπτυξη αυτών των οργάνων, η μεταμόσχευση των οποίων θα βοηθήσει στη διάσωση του μέγιστου αριθμού ανθρώπων. Αυτή τη στιγμή, ένα από τα πιο σχετικά έργα είναι η καλλιέργεια του διαφράγματος. Χιλιάδες παιδιά γεννιούνται χωρίς αυτό το όργανο και ως εκ τούτου πεθαίνουν.

- Ποια όργανα αναπτύσσονται πιο δύσκολα;

- Τα πιο δύσκολα πράγματα είναι με την καρδιά, τα νεφρά και το συκώτι και όχι επειδή είναι δύσκολο να αναπτυχθούν. Σήμερα, σχεδόν όλα τα όργανα μπορούν να αναπτυχθούν, αλλά το πώς θα τα κάνουμε να λειτουργούν σωστά και να παράγουν τις απαραίτητες για τον οργανισμό ουσίες είναι ακόμα ένα ερώτημα. Τα τεχνητά όργανα σταματούν να λειτουργούν μετά από λίγες ώρες. Δεν γνωρίζουμε καλά την αρχή της δουλειάς τους, αυτός είναι ο όλος λόγος.

Αλλά είναι πολύ πιθανό τα βλαστοκύτταρα να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση της λειτουργίας οργάνων που απαιτούν μεταμόσχευση. Ξεκινήστε τις εσωτερικές διαδικασίες αναγέννησης του σώματος. Σήμερα, αυτό είναι το πιο αγαπημένο μου όνειρο, και εάν αυτή η φανταστική ιδέα μπορεί να πραγματοποιηθεί, δεν θα υπάρξει άλλη χειρουργική επέμβαση και ανάπτυξη οργάνων, γιατί κάθε άτομο έχει βλαστοκύτταρα.

- Πόσος χρόνος χρειάζεται για να δημιουργηθεί ένα συνθετικό όργανο;

- Ο χρόνος είναι ανάλογος με την πολυπλοκότητα του οργάνου. Τέσσερις μέρες είναι αρκετές για την τραχεία, τρεις εβδομάδες για την καρδιά.

- Είναι δυνατόν να αναπτυχθεί ένας εγκέφαλος;

- Έχω τέτοιες προθέσεις στο μέλλον.

«Σε τελική ανάλυση, ο εγκέφαλος έχει αμέτρητες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων. Πώς να είσαι μαζί τους;

- Δεν είναι τόσο δύσκολο, απλά πρέπει να δεις το πρόβλημα από διαφορετική οπτική γωνία. Είναι αδύνατο να αντικατασταθεί πλήρως ο εγκέφαλος και δεν τίθεται θέμα. Αλλά, εάν ένα άτομο έχει τραυματισμό στο κεφάλι, μέρος του εγκεφάλου είναι κατεστραμμένο, αλλά το άτομο επέζησε. Αυτό το σπασμένο τμήμα του εγκεφάλου πρέπει να αντικατασταθεί με ένα υπόστρωμα που είναι σχεδιασμένο να προκαλεί την ανάπτυξη νευρώνων, προσελκύοντάς τους από άλλα μέρη του εγκεφάλου. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το προσβεβλημένο μέρος του εγκεφάλου θα αρχίσει σταδιακά να λειτουργεί και να αποκτά συνδέσεις. Πόσοι άνθρωποι θα μπορούσαν να απαλλαγούν από τα προβλήματα!

Όνειρα και απογοητεύσεις

- Πώς αντιδρούν οι συνάδελφοι στην επιτυχία σας;

- Αυτό είναι ένα δύσκολο θέμα και είναι λυπηρό να μιλάμε για αυτό. Όταν ένα άτομο κάνει κάτι που κανείς άλλος στον κόσμο δεν έχει κάνει ποτέ, είναι πάντα σε μπελάδες. Πρέπει να περάσει πολύς χρόνος πριν αρχίσει να γίνεται αντιληπτό επαρκώς κάτι που γίνεται για πρώτη φορά. Πριν από αυτό, όλοι τείνουν να επικρίνουν, και αρκετά σκληρά, μερικές φορές θεωρώντας τις ενέργειές μου ως σχεδόν παράνοιες. Συχνά οι άνθρωποι ζηλεύουν πολύ την επιτυχία των συναδέλφων: μου επιτέθηκαν, προσπάθησαν να δημιουργήσουν αφόρητες συνθήκες για δουλειά, μερικές φορές χρησιμοποιώντας πολύ βρώμικες μεθόδους.

Τι υπάρχει στην προσωπική σας ζωή και επαγγελματική δραστηριότηταδημιουργεί τη μεγαλύτερη πρόκληση;

- Αν πάρεις την προσωπική μου ζωή, τότε απλά δεν υπάρχει. Η δουλειά δεν είναι το πιο δύσκολο κομμάτι. Είναι πιο δύσκολο να ανταπεξέλθεις στις συνεχείς επιθέσεις των συναδέλφων, την ακατανίκητη ζήλια τους. Η έλλειψη στοιχειώδους σεβασμού, και οι καθαρά ανθρώπινες σχέσεις, είναι απίστευτα καταθλιπτική. Φαίνεται ότι δεν υπάρχει τίποτα στον κόσμο εκτός από τον ανταγωνισμό. Έχω δημοσιεύσει δεκάδες άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά, αλλά φαίνεται ότι κανείς δεν τα διαβάζει, συνεχίζοντας να ισχυρίζεται ότι δεν υπάρχουν στοιχεία για τα αποτελέσματά μας. Όλοι γύρω είναι συντονισμένοι μόνο στην κριτική για οποιονδήποτε απολύτως λόγο.

Αυτή η ζήλια είναι που μου δημιουργεί τις κύριες δυσκολίες. Νιώθω συνεχώς άγρια ​​πίεση από όλες τις πλευρές. Προφανώς, αυτή είναι η μοίρα όλων των πρωτοπόρων. Ξέρω όμως ότι θα σώσουμε ζωές ανθρώπων και είμαι έτοιμος να αντισταθώ σε οποιεσδήποτε επιθέσεις γι' αυτό.

- Εχεις ονειρα?

- Όσο για την προσωπική μου ζωή, ονειρεύομαι να πάρω τον αγαπημένο μου σκύλο, να μπω σε μια βάρκα και να ταξιδέψω σε ένα έρημο νησί για να μην μου θυμίζει τίποτα αυτόν τον κόσμο. Όσο για τη δουλειά, ονειρεύομαι να σώσω ανθρώπους χωρίς να καταφύγω σε χειρουργική επέμβαση, αλλά μόνο χρησιμοποιώντας κυτταροθεραπεία. Θα ήταν όντως φανταστικό!

- Πότε θα γίνει διαθέσιμη η τεχνολογία για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων στην πλειοψηφία του πληθυσμού στις ανεπτυγμένες χώρες;

- Όσο για την τραχεία, η τεχνολογία καλλιέργειας αυτού του οργάνου έχει πρακτικά τελειοποιηθεί. Εάν συνεχιστούν οι κλινικές δοκιμές στο Kuban, τότε σε μερικά χρόνια θα συγκεντρωθούν αρκετά στοιχεία που θα αποδεικνύουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα των μεθόδων που έχουμε αναπτύξει και θα χρησιμοποιηθούν παντού. Πολλά εξαρτώνται από τον αριθμό των ασθενών και από έναν αριθμό άλλων παραγόντων. Θα συνεχίσω τις εξελίξεις σχετικά με την καλλιέργεια του διαφράγματος, του οισοφάγου και της καρδιάς. Ελπίζω ότι όλα θα πάνε πολύ πιο γρήγορα στη Ρωσία, οπότε κάντε λίγη υπομονή και σύντομα θα το μάθετε μόνοι σας.

Ως αποτέλεσμα τεσσάρων διαγωνισμών με στόχο την προσέλκυση παγκοσμίου φήμης επιστημόνων στα ρωσικά πανεπιστήμια, 163 ξένοι και εγχώριοι ειδικοί κέρδισαν μεγάλες επιχορηγήσεις που διέθεσε η ρωσική κυβέρνηση.

Πέρυσι δημιούργησαν ένα έμβρυο - διασταύρωση χοίρου και ανθρώπου, φέτος τοποθέτησαν ανθρώπινα κύτταρα σε έμβρυο προβάτου. Τα βλαστοκύτταρα επαναπρογραμματίζονται σε διάφορα άλλα, φτιάχνουν τον αμφιβληστροειδή του ματιού, τους μύες και οτιδήποτε άλλο από το δέρμα, αναπτύσσουν μοντέλα οργάνων σε μικροσκοπικά τσιπάκια - γιατί χρειάζονται όλα αυτά; Τι όφελος μπορεί να αποφέρει μια τέτοια έρευνα στον μέσο ασθενή;

Το μέλλον της μεταμόσχευσης

Τα οφέλη είναι πραγματικά τεράστια. Κανείς από εμάς δεν έχει ανοσία από ασθένειες και τραυματισμούς, αποτέλεσμα των οποίων μπορεί να είναι η ανεπάρκεια του ενός ή του άλλου οργάνου. Οι άνθρωποι δεν είναι σαλαμάνδρες ή σκουλήκια και δεν είναι καν ικανοί να μεγαλώσουν ουρά, για να μην αναφέρουμε ένα νέο κεφάλι.

Το Zebrafish μπορεί να αναρρώσει από καρδιακούς τραυματισμούς, αλλά δεν είμαστε εμείς, η αναγέννησή μας, δυστυχώς, αφήνει πολλά περιζήτητα, έτσι για εκατοντάδες χιλιάδες ανθρώπους ο μόνος τρόπος για να λάβουν μια καρδιά, πνεύμονες ή ήπαρ που λειτουργεί τώρα είναι μια μεταμόσχευση οργάνου από δότης.

Παραλήπτες - εκατοντάδες χιλιάδες. Οι δότες - πολύ λιγότερο κατάλληλοι για ένα συγκεκριμένο άτομο - είναι πολύ λίγοι. Εάν στην περίπτωση ενός νεφρού ο δότης μπορεί να είναι ζωντανός (και, ας πούμε, ένας συγγενής, υπάρχουν πολλές τέτοιες περιπτώσεις), τότε με μια καρδιά, για παράδειγμα, αυτό δεν θα λειτουργεί πλέον. Εκατοντάδες άνθρωποι πεθαίνουν κάθε μέρα μόνο και μόνο επειδή δεν βρέθηκε ο κατάλληλος δότης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η έρευνα για την ανάπτυξη τεχνητών οργάνων είναι κρίσιμη.

Τι γίνεται με τα έμβρυα ζώων;

Η επιστήμη απέχει ακόμη πολύ, πολύ μακριά από την ανάπτυξη νέων οργάνων απευθείας μέσα στους ασθενείς, αλλά η τροποποίηση των εμβρύων ζώων είναι ήδη διαθέσιμη. Οι πρώτες ζωντανές χίμαιρες (οι λεγόμενοι οργανισμοί στους οποίους συνυπάρχει γενετικό υλικό από διαφορετικούς ζυγώτες και ο ζυγώτης είναι αυτό που λαμβάνεται μετά τη συνάντηση των γεννητικών κυττάρων) έδειξαν ότι τα ανθρώπινα κύτταρα μπορούσαν κάλλιστα να αναπτυχθούν στο σώμα ενός ζώου.

Τα έμβρυα χοίρου άρχισαν να σχηματίζουν όργανα, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς και του ήπατος. Αποδεικνύεται ότι με τη λεπτή ρύθμιση είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα ανθρώπινο όργανο μέσα σε ένα ζώο όχι μόνο θεωρητικά, αλλά και πρακτικά, και τώρα αποδείχθηκε ότι αυτό μπορεί να συμβεί και με τα πρόβατα. Έτσι, τα τεχνητά όργανα είναι θέμα χρόνου.

Είναι αλήθεια, μάλλον μακρινό, γιατί οι ειδικοί δεν έχουν ακόμη καταλάβει πώς να διευθύνουν αυτήν την κυψελωτή ορχήστρα και τα ηθικά ζητήματα που προκύπτουν στη διαδικασία τέτοιων τροποποιήσεων είναι αρκετά περίπλοκα. Οι ειδικοί πρέπει να σκεφτούν όχι μόνο τα ίδια τα όργανα, αλλά και πώς να παραμείνουν στην άκρη και να μην κάνουν ένα γουρούνι ή ένα πρόβατο πολύ ανθρώπινο.

Φυσικά, αυτό δεν θα είναι ένα υβρίδιο τύπου Μινώταυρου (κανείς δεν θα μεγαλώσει απλά κάτι τέτοιο, δεν υπάρχουν ανόητοι, και αν υπάρχει, θα χτυπηθούν γρήγορα στα κέρατα), αλλά τώρα η συγκέντρωση των ανθρώπινων κυττάρων σε έμβρυα (τα οποία, φυσικά, καταστράφηκαν μετά τη μελέτη για να αποφευχθούν υπερβολές) - ένα στις 10 χιλιάδες, αλλά θα έπρεπε να είναι - 1 στα 100 ή ίσως και περισσότερο. Γενικά, δεν είναι ακόμη σαφές πώς να ρυθμίσετε τη λεπτή μηχανική, αλλά είναι ήδη σαφές ότι αυτό είναι κατ' αρχήν δυνατό.

Η τρέχουσα βιοτεχνολογία επιτρέπει πολλά. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι ορισμένοι ειδικοί έχουν δημιουργήσει ένα αγγειακό σύστημα που είναι δυνητικά χρήσιμο για τεχνητά όργανα «αποσκελετώνοντας» ένα φύλλο σπανακιού. Όλα τα φυτικά κύτταρα καθαρίστηκαν και η υπόλοιπη βάση κατοικήθηκε με ανθρώπινα.

Άλλοι ερευνητές έφτιαξαν ένα υλικό από το οποίο στο μέλλον θα είναι δυνατό να κατασκευαστούν, για παράδειγμα, μπαλώματα για την καρδιά μετά από καρδιακή προσβολή: ο τεχνητός ιστός μπορεί να συρρικνωθεί και να μεταφέρει ηλεκτρισμό. Εδώ, μάλλον, δεν χρειάζεται να εξηγήσουμε τίποτα - και είναι σαφές γιατί χρειάζεται ένα τέτοιο έμπλαστρο.

Ωστόσο, ένα άτομο δεν θα ζήσει με μία μόνο μεταμόσχευση. Τα τεχνητά όργανα ή ακόμα και οι μίνι εκδόσεις τους - πλήρως λειτουργικά μικρότερα αντίγραφα - έχουν μια άλλη σημαντική λειτουργία. Μπορούν να δοκιμάσουν την επίδραση νέων φαρμάκων και να προσομοιώσουν τη διαδικασία της πορείας των ασθενειών χωρίς να εμπλέκουν ανθρώπους στην έρευνα.

Γίνεται κολοσσιαία δουλειά προς αυτή την κατεύθυνση - για παράδειγμα, από καρδιές αρουραίων ξέρουν ήδη πώς να φτιάχνουν μειωμένα μοντέλα ανθρώπινων, καθαρίζοντας τα από ζωικά κύτταρα και κατοικώντας τα, αντίστοιχα, με κύτταρα Homo sapiens, δημιούργησε μίνι στομάχια, μίνι πνεύμονες, μίνι νεφρούς, ακόμη και ένα μοντέλο του γυναικείου αναπαραγωγικού συστήματος, το οποίο, μετά από κάποια τελειοποίηση, μπορεί ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για εξατομικευμένη ιατρική - για να το γεμίσει με τα κύτταρα ενός συγκεκριμένου ασθενούς και να δει πώς θα δράσουν τα φάρμακά της.

Όλα αυτά ακούγονται αρκετά φουτουριστικά, αλλά θυμηθείτε - μόλις πριν από 30 χρόνια ήταν αδύνατο να σκεφτούμε καν τα smartphone και τους ισχυρούς υπολογιστές, αλλά τώρα; Στις αρχές του περασμένου αιώνα δεν υπήρχαν αντιβιοτικά - τώρα υπάρχουν πολλοί τύποι. Αλλά τι μπορώ να πω, οι άνθρωποι έχουν ήδη κάνει μεταμόσχευση κεφαλιού - ωστόσο, μέχρι στιγμής ανεπιτυχώς, αλλά πριν από αυτό ήταν αδύνατο να φανταστεί κανείς. Έτσι το μέλλον είναι ήδη εδώ - σήμερα.

Ksenia Yakushina

Φωτογραφία istockphoto.com

Evseeva Ekaterina Andreevna

Κεφάλαιο 1. Η ιστορία της δημιουργίας τεχνητών οργάνων και η ανάπτυξη του σύγχρονου βιολογική επιστήμηπρος αυτή την κατεύθυνση

Κεφάλαιο 2. Σύγχρονα τεχνητά όργανα, υλικά για τη δημιουργία τους

Κεφάλαιο 3. Στάση του κοινού απέναντι στα τεχνητά όργανα

Κεφάλαιο 4. Η πρακτική σημασία των τεχνητών οργάνων και η αναπτυξιακή τάση της ρωσικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση

Κατεβάστε:

Λεζάντες διαφανειών:

Δημοτικό εκπαιδευτικό ίδρυμα -Γυμνάσιο Νο. 3 του Atkarsk
Συγγραφέας: Evseeva Ekaterina, μαθήτρια της 11ης τάξης
μεσαίο δευτεροβάθμιο σχολείοΝο 3 Atkarsk
Επιβλέπων: Natalya Vladimirovna Kuznetsova, δασκάλα βιολογίας και χημείας, γυμνάσιο Νο. 3, Atkarsk
Atkarsk 2012
ή
Θεραπεύω
αντικατάσταση οργάνου; Μάθετε πότε εμφανίστηκαν οι πρώτες προσπάθειες αναδημιουργίας ανθρώπινων οργάνων. Μιλήστε για τα σύγχρονα τεχνητά όργανα Δείξτε τα «συν» και τα «πλην» των τεχνητών οργάνων. Να αποκαλυφθεί η αρχή της πρακτικής εφαρμογής των τεχνητών οργάνων. Διεξαγωγή κοινωνιολογικών ερευνών και εντοπισμός στάσεων σύγχρονους ανθρώπουςγια την εισαγωγή τεχνητών οργάνων στο σώμα. Να προσδιορίσει τις τάσεις στην ανάπτυξη της βιολογικής επιστήμης προς την κατεύθυνση της δημιουργίας τεχνητών οργάνων στη Ρωσία.
Η ανάπτυξη συσκευών που μπορούν να αναλάβουν τις λειτουργίες των οργάνων του ανθρώπινου σώματος είναι μία από τις κορυφαίες κατευθύνσεις σύγχρονη ιατρική.
Η ιστορία της ανάπτυξης τεχνητών οργάνων έχει περισσότερα από δώδεκα χρόνια. Για να δημιουργήσουν «ανταλλακτικά» - υποκατάστατα φυσικών οργάνων - οι άνθρωποι προσπαθούσαν εδώ και πολύ καιρό.
Οι πρώτες επιστημονικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα χρονολογούνται από το 1925, όταν οι S. Bryukhonenko και S. Chechulin (σοβιετικοί επιστήμονες) πραγματοποίησαν ένα πείραμα με μια σταθερή συσκευή ικανή να αντικαταστήσει την καρδιά
Εικόνα 2. Bryukhonenko Sergey Sergeevich
Το 1925 θεωρείται η αφετηρία στην ιστορία της ανάπτυξης των τεχνητών οργάνων.
Το 1936, ο επιστήμονας S. Bryukhonenko αναπτύσσει ανεξάρτητα έναν οξυγονωτή - μια συσκευή που αντικαθιστά τη λειτουργία των πνευμόνων.
Στις αρχές του 1937, ο V. Demikhov έκανε το πρώτο δείγμα εμφυτεύσιμης καρδιάς και το δοκίμασε σε σκύλο.
Το 1943, ο Ολλανδός επιστήμονας W. Kolf αναπτύσσει το πρώτο μηχάνημα αιμοκάθαρσης, δηλαδή τον πρώτο τεχνητό νεφρό.
Το 1953, ο J. Gibbon, ένας επιστήμονας από τις Ηνωμένες Πολιτείες, κατά τη διάρκεια μιας επέμβασης στο ανθρώπινη καρδιάγια πρώτη φορά χρησιμοποιεί με επιτυχία μια τεχνητή σταθερή καρδιά και πνεύμονες.
Το 1969, οι D. Liotta και D. Cooley ήταν οι πρώτοι που δοκίμασαν μια εμφυτεύσιμη τεχνητή καρδιά στο ανθρώπινο σώμα.
Το 2007, σημειώθηκε ρεκόρ για το προσδόκιμο ζωής ενός ασθενούς με πλήρως τεχνητούς (αλλά ακίνητους) πνεύμονες: 117 ημέρες.
Το 2008, για πρώτη φορά στην ιστορία, οι γιατροί υποστηρίζουν τη ζωή του ασθενούς με ταυτόχρονη τεχνητή αναπλήρωση της λειτουργίας της καρδιάς και των πνευμόνων για 16 ημέρες, ενώ περιμένουν μια καρδιά δότη.
Η σύγχρονη βιολογική βιομηχανία έχει φτάσει στο αποκορύφωμά της. Εμφανίζονται όλο και περισσότερες νέες συσκευές και συσκευές, η ανάπτυξη των οποίων δεν διαρκεί δεκαετίες, αλλά μήνες. Αν νωρίτερα η δημιουργία των cyborgs ήταν μόνο ένα παραμύθι, τότε οι σύγχρονες εφευρέσεις το κάνουν αμφίβολο.
Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας, μετά από μακρά έρευνα, δημιούργησε ένα τσιπ που μπορεί να αντικαταστήσει τον ιππόκαμπο, το τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη βραχυπρόθεσμη μνήμη και τον προσανατολισμό στο χώρο.
Γερμανοί επιστήμονες από το Ινστιτούτο Βιοχημείας Max Planck, μετά από μακρά έρευνα, κατάφεραν να συνδυάσουν ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα με ένα τσιπ ημιαγωγών.
Και η καλιφορνέζικη εταιρεία Neuropace έχει αναπτύξει μια ηλεκτρικά διεγερτική συσκευή για επιληπτικούς, που ονομάζεται «νευροδιεγέρτης των αποκρίσεων»
Μια ομάδα ειδικών από την κοινοπραξία Bionic Vision Australia παρουσίασε το βιονικό τους μάτι στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης
Αλλά η προσέγγιση των Βρετανών, που ανέπτυξαν την τεχνολογία BrainPort, είναι θεμελιωδώς διαφορετική από όλες αυτές που περιγράφηκαν παραπάνω ως προς τη μέθοδο μεταφοράς πληροφοριών.
Η πρώτη ομάδα - άτομα από 16 έως 25 ετών. Η δεύτερη ομάδα - από 26 έως 45 ετών. Ο αριθμός των συμμετεχόντων σε κάθε ομάδα είναι 30 άτομα. Η έρευνα περιελάμβανε τις ακόλουθες ερωτήσεις: Πώς αισθάνεστε για τα τεχνητά όργανα; Πιστεύετε ότι τα τεχνητά όργανα μπορούν να παρατείνουν τη ζωή του ανθρώπου; Πώς θα απαντούσατε στην ερώτηση: «Θεραπεία ή αντικατάσταση οργάνου»;
Η ανάπτυξη και η δημιουργία τεχνητών οργάνων στις κορυφαίες δυτικές χώρες είναι ένα από τα κύρια κρατικά προγράμματα.
Όλα αυτά τα χρόνια δουλειάς για τη δημιουργία και κλινική εφαρμογήτεχνητά όργανα στις κορυφαίες χώρες και, ειδικότερα, στη Ρωσία, όχι μόνο δεν σταμάτησαν, αλλά τους χορηγήθηκε χρηματοδότηση κατά προτεραιότητα. Σήμερα, αυτή η περιοχή συνδυάζει τις τελευταίες παγκόσμιες βιοϊατρικές και τεχνικές εξελίξεις και τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της συμμετοχής στη δημιουργία τους. τα τελευταία επιτεύγματαστρατιωτικό βιομηχανικό συγκρότημα. Το έναυσμα είναι τα απίστευτα κέρδη της αγοράς και η απεριόριστη ζήτηση για εξελίξεις στην ιατρική αγορά. Οι κύριοι ιατρικοί τομείς στους οποίους πραγματοποιούνται εξελίξεις είναι οι καρδιο - αγγειακές παθήσεις, Διαβήτης, ογκολογία, τραυματολογία.
αντικατάσταση οργάνου;
ή
Θεραπεύω
Πιστεύω ότι στο μέλλον, η ανθρωπότητα είτε θα βελτιώσει τα υπάρχοντα όργανα, είτε θα βρει έναν εναλλακτικό τρόπο για να λύσει αυτό το πρόβλημα. Και ποιος ξέρει, ίσως μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα οι άνθρωποι θα έχουν απεριόριστες δυνατότητες και τα cyborg δεν θα γίνουν παραμύθι, αλλά μια πολύ πραγματική πραγματικότητα. Οι στόχοι που έθεσα στην αρχή του έργου έχουν επιτευχθεί. Νέα επιστημονική γνώση έχει ανακαλυφθεί. Έχουν ληφθεί πρακτικά, χρήσιμα αποτελέσματα. Αυτό το έργο μπορεί να εφαρμοστεί κατά τη διάρκεια μαθημάτων, σεμιναρίων, όπως οδηγός μελέτης.
Παραγωγή:
Παραπομπές: Bryukhonenko S.S., Chechulin S.I. (1926), Πειράματα για την απομόνωση του κεφαλιού ενός σκύλου (με επίδειξη της συσκευής) // Πρακτικά του ΙΙ Πανενωσιακού Συνεδρίου Φυσιολόγων. - L .: Glavnauka. Demikhov V.P. (1960), Μεταμόσχευση ζωτικών οργάνων στο πείραμα. - M.: MedgizGrishmanov V.Yu., Lebedinsky K.M. (2000). τεχνητή διατροφή: έννοιες και δυνατότητες // World of Medicine (3-4). Shutov EV (2010). Περιτοναϊκή κάθαρση – М.

Προεπισκόπηση:

Εισαγωγή

Κεφάλαιο 1. Η ιστορία της δημιουργίας τεχνητών οργάνων και η ανάπτυξη της σύγχρονης βιολογικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση

Κεφάλαιο 2. Σύγχρονα τεχνητά όργανα, υλικά για τη δημιουργία τους

Κεφάλαιο 3. Στάση του κοινού απέναντι στα τεχνητά όργανα

Κεφάλαιο 4. Η πρακτική σημασία των τεχνητών οργάνων και η αναπτυξιακή τάση της ρωσικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση

συμπέρασμα

Εφαρμογές

Εισαγωγή

Τον 20ο αιώνα, η επιστημονική βιομηχανία ανέλαβε νέες προτεραιότητες. Σύγχρονος κόσμοςαπαιτεί τη λύση πολλών προβλημάτων: τη θεραπεία θανατηφόρων ασθενειών, την ανανέωση των κυττάρων του ανθρώπινου σώματος, την αποκρυπτογράφηση του γενετικού κώδικα. Ωστόσο, υπάρχει ένα άλλο πρόβλημα - η ικανότητα να "φθείρει" τα ανθρώπινα όργανα. Τα τεχνητά όργανα είναι ένας εναλλακτικός τρόπος επίλυσης αυτού του ζητήματος. Τώρα το ερώτημα είναι: "Θεραπεία ή αντικατάσταση του οργάνου;" - είναι ένα πλεονέκτημα στη βιολογική επιστήμη. Το έργο μου στοχεύει στη μελέτη αυτού του προβλήματος και από αυτή την άποψη, έθεσα στον εαυτό μου τα ακόλουθα καθήκοντα:

1. Μάθετε πότε εμφανίστηκαν οι πρώτες προσπάθειες αναδημιουργίας ανθρώπινων οργάνων
2. Μιλήστε για τα σύγχρονα τεχνητά όργανα
3. Εξηγήστε την αρχή της επιλογής υλικών για τη δημιουργία τους
4. Δείξτε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των τεχνητών οργάνων
5. Να αποκαλυφθεί η αρχή της πρακτικής εφαρμογής των τεχνητών οργάνων
6. Διεξαγωγή κοινωνιολογικών ερευνών και εντοπισμός της στάσης των σύγχρονων ανθρώπων για την εισαγωγή τεχνητών οργάνων στο σώμα
7. Να προσδιορίσει τις τάσεις στην ανάπτυξη της βιολογικής επιστήμης προς την κατεύθυνση της δημιουργίας τεχνητών οργάνων στη Ρωσία.

Η ανάπτυξη συσκευών που μπορούν να αναλάβουν τις λειτουργίες των οργάνων του ανθρώπινου σώματος είναι ένας από τους πιο προηγμένους τομείς της σύγχρονης ιατρικής. Το σώμα έχει πολλές λειτουργίες: κινητικές, αισθητηριακές, διανοητικές και άλλες.

Αλλά μια ιδιαίτερη θέση μεταξύ των λειτουργιών του ανθρώπινου σώματος καταλαμβάνει η λειτουργία της δικής του υποστήριξης ζωής. Εάν δεν υλοποιηθεί, τότε δεν έχει νόημα να μιλάμε για την υλοποίηση άλλων λειτουργιών. Όργανα κρίσιμα για τη ζωή είναι οι πνεύμονες, η καρδιά, τα νεφρά, το αγγειακό και πεπτικό σύστημα, το συκώτι και ορισμένα άλλα συστατικά. Ήδη σήμερα υπάρχει εξοπλισμός ικανός να αναπληρώνει τις λειτουργίες των περισσότερων από τα κύρια όργανα υποστήριξης της ζωής για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, η μέγιστη διάρκεια ζωής ενός ατόμου με υποβοηθούμενη τεχνητή καρδιά είναι 9 χρόνια, η μέγιστη διάρκεια ζωής με τεχνητούς νεφρούς είναι 40 χρόνια, η μέγιστη διάρκεια ζωής ενός ασθενούς που τρέφεται από ενδοφλέβια (παρακάμπτοντας γαστρεντερικός σωλήνας) για περισσότερα από 30 χρόνια. Τα αποτελέσματα για άλλα όργανα είναι ακόμα πιο μέτρια, αλλά υπάρχει πρόοδος και σε αυτά.

Με ενδιαφέρει αυτό το θέμα για διάφορους λόγους. Πρώτον, ένας από τους συγγενείς μου, ο οποίος ήταν σε τροχαίο ατύχημα, έχει μόνο ένα νεφρό που λειτουργεί πλήρως. Ενημερώθηκε ότι ενδέχεται να του εμφυτευθεί τεχνητός νεφρός στο μέλλον. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει αρκετά χρόνια έρευνας. Με ενδιέφερε η αρχή της αντικατάστασης πραγματικών οργάνων με τεχνητά. Δεύτερον, φέτος πρόκειται να μπω στο Κρατικό Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας στο «Τμήμα Μεταμοσχεύσεων και Τεχνητών Οργάνων» και να συνδέσω τη ζωή μου με αυτό το είδος δραστηριότητας. Τρίτον, αυτό το θέμα είναι αρκετά επίκαιρο σήμερα. Μετά από όλα, η δημιουργία τεχνητών οργάνων σας επιτρέπει να επεκτείνετε και να σώσετε την ανθρώπινη ζωή.

1. Η ιστορία της δημιουργίας τεχνητών οργάνων και η ανάπτυξη της σύγχρονης βιολογικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση.

Η ιστορία της ανάπτυξης τεχνητών οργάνων έχει περισσότερα από δώδεκα χρόνια. Για να δημιουργήσουν «ανταλλακτικά» - υποκατάστατα φυσικών οργάνων - οι άνθρωποι προσπαθούσαν εδώ και πολύ καιρό. Ακόμη και πριν από 2.000 χρόνια, ο Έλληνας ιστορικός Ηρόδοτος μίλησε για έναν πολεμιστή που έκοψε ένα αλυσοδεμένο πόδι για να γλιτώσει από την αιχμαλωσία και για πολλά χρόνια μετά περπατούσε με ένα ξύλινο πόδι. Και κατά τη διάρκεια ανασκαφών κοντά στην ιταλική πόλη Capua, οι αρχαιολόγοι βρήκαν το χάλκινο πόδι ενός Ρωμαίου λεγεωνάριου, το οποίο αντικατέστησε αυτό που έχασε σε μια από τις μάχες πριν από περισσότερα από 1.500 χρόνια. Στο Μεσαίωνα, τα τεχνητά μέλη - προθέσεις άρχισαν να γίνονται κινητά.

Οι πρώτες επιστημονικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα χρονολογούνται από το 1925, όταν οι S. Bryukhonenko και S. Chechulin (σοβιετικοί επιστήμονες) πραγματοποίησαν ένα πείραμα με μια σταθερή συσκευή ικανή να αντικαταστήσει την καρδιά (Παράρτημα 1). Το συμπέρασμα από αυτό το πείραμα ήταν το εξής: το κεφάλι του σκύλου, χωρισμένο από το σώμα, αλλά συνδεδεμένο με πνεύμονες δωρητή και μια νέα συσκευή, μπορεί να παραμείνει βιώσιμο για αρκετές ώρες, έχοντας τις αισθήσεις του και ακόμη και να τρώει. Το 1925 θεωρείται η αφετηρία στην ιστορία της ανάπτυξης των τεχνητών οργάνων.

Το 1936, ο επιστήμονας S. Bryukhonenko αναπτύσσει ανεξάρτητα έναν οξυγονωτή - μια συσκευή που αντικαθιστά τη λειτουργία των πνευμόνων. Από αυτό το σημείο και μετά, είναι θεωρητικά δυνατό να διατηρηθεί ένας πλήρης κύκλος υποστήριξης της ζωής για χωρισμένα κεφάλια ζώων για έως και αρκετές ημέρες. Ωστόσο, στην πράξη αυτό δεν μπορεί να επιτευχθεί. Αποκαλύπτονται πολλές ελλείψεις εξοπλισμού: καταστροφή ερυθρών αιμοσφαιρίων, γέμισμα αίματος με φυσαλίδες, θρόμβοι αίματος, υψηλού κινδύνουλοιμώξεις. Για το λόγο αυτό, η πρώτη χρήση παρόμοιων συσκευών σε ανθρώπους καθυστερεί για άλλα 17 χρόνια.

Στις αρχές του 1937, ο V. Demikhov έκανε το πρώτο δείγμα εμφυτεύσιμης καρδιάς και το δοκίμασε σε σκύλο. Αλλά χαμηλά Προδιαγραφέςνέα συσκευή σας επιτρέπει να τη χρησιμοποιείτε συνεχώς μόνο για μιάμιση ώρα, μετά την οποία ο σκύλος πεθαίνει.

Το 1943, ο Ολλανδός επιστήμονας W. Kolff ανέπτυξε το πρώτο μηχάνημα αιμοκάθαρσης, δηλαδή τον πρώτο τεχνητό νεφρό. Ένα χρόνο αργότερα, χρησιμοποιεί ήδη τη συσκευή στην ιατρική πρακτική, υποστηρίζοντας τη ζωή ενός ασθενούς με ακραίο βαθμό νεφρικής ανεπάρκειας για 11 ώρες.

Το 1953, ο J. Gibbon, ένας επιστήμονας από τις Ηνωμένες Πολιτείες, χρησιμοποίησε για πρώτη φορά με επιτυχία τεχνητές σταθερές καρδιές και πνεύμονες κατά τη διάρκεια μιας επέμβασης σε ανθρώπινη καρδιά. Από τότε, τα σταθερά μηχανήματα καρδιάς-πνεύμονα έχουν γίνει αναπόσπαστο μέρος της καρδιοχειρουργικής.

Το 1963, ο R. White διατήρησε τη βιωσιμότητα ενός μεμονωμένου εγκεφάλου πιθήκου για περίπου 3 ημέρες.

Το 1969, οι D. Liotta και D. Cooley ήταν οι πρώτοι που δοκίμασαν μια εμφυτεύσιμη τεχνητή καρδιά στο ανθρώπινο σώμα. Η καρδιά κρατά τον ασθενή στη ζωή για 64 ώρες, ενώ περιμένει για μεταμόσχευση ανθρώπου. Αλλά αμέσως μετά τη μεταμόσχευση, ο ασθενής πεθαίνει.

Τις επόμενες δεκαετίες, η ανάπτυξη νέων συσκευών δεν πραγματοποιείται. Τα λάθη των προηγούμενων εφευρέσεων εξαλείφονται.

Το 2007, σημειώθηκε ρεκόρ για το προσδόκιμο ζωής ενός ασθενούς με πλήρως τεχνητούς (αλλά ακίνητους) πνεύμονες: 117 ημέρες.

Το 2008, για πρώτη φορά στην ιστορία, οι γιατροί υποστηρίζουν τη ζωή ενός ασθενούς με ταυτόχρονη τεχνητή αναπλήρωση της λειτουργίας της καρδιάς και των πνευμόνων για 16 ημέρες, ενώ περιμένουν μια καρδιά δότη. Την ίδια χρονιά, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια ανακοινώνουν την κυκλοφορία του πρώτου φορητού τεχνητού νεφρού στον κόσμο. Εκτός από αυτά τα αποτελέσματα, το 2008 υπάρχουν σημαντικές εξελίξεις στην ανάπτυξη άλλων τεχνητών οργάνων και μερών του σώματος. Έτσι, η Touch Bionics δημιούργησε ένα επαναστατικό εξαιρετικά ρεαλιστικό προσθετικό χέρι.

Το 2010, αναπτύχθηκε ο πρώτος εμφυτεύσιμος βιονικός νεφρός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, ο οποίος δεν έχει ακόμη τεθεί σε μαζική παραγωγή (Παράρτημα 2).

2. Σύγχρονα τεχνητά όργανα, υλικά για τη δημιουργία τους.

Η σύγχρονη βιολογική βιομηχανία έχει φτάσει στο αποκορύφωμά της. Εμφανίζονται όλο και περισσότερες νέες συσκευές και συσκευές, η ανάπτυξη των οποίων δεν διαρκεί δεκαετίες, αλλά μήνες. Αν νωρίτερα η δημιουργία των cyborgs ήταν μόνο ένα παραμύθι, τότε οι σύγχρονες εφευρέσεις το κάνουν αμφίβολο.

Ο πρώτος τομέας ανάπτυξης τεχνητών οργάνων αφορά την περιοχή του ανθρώπινου εγκεφάλου, οι δυνατότητες του οποίου δεν είναι πλήρως κατανοητές. Ωστόσο, γίνονται ορισμένοι χειρισμοί με τον εγκέφαλο, κυρίως με στόχο τη θεραπεία ασθενειών. Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας, μετά από μακρά έρευνα, δημιούργησε ένα τσιπ που μπορεί να αντικαταστήσει τον ιππόκαμπο, το τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη βραχυπρόθεσμη μνήμη και τον προσανατολισμό στο χώρο. Δεδομένου ότι ο ιππόκαμπος επηρεάζεται συχνά από νευροεκφυλιστικές ασθένειες, αυτό το τσιπ, το οποίο αυτή τη στιγμή υποβάλλεται σε εργαστηριακές δοκιμές, μπορεί να γίνει απαραίτητο πράγμα στη ζωή πολλών ασθενών.

Γερμανοί επιστήμονες από το Ινστιτούτο Βιοχημείας Max Planck, μετά από μακρά έρευνα, κατάφεραν να συνδυάσουν ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα με ένα τσιπ ημιαγωγών. Η σημασία της ανακάλυψης έγκειται στο γεγονός ότι αυτή η τεχνολογία καθιστά δυνατή την ανάπτυξη πολύ λεπτών λωρίδων ιστού σε ένα τσιπ, ως αποτέλεσμα του οποίου θα επιτρέψει την πολύ λεπτομερή παρατήρηση της αλληλεπίδρασης όλων των νευρικών κυττάρων μεταξύ τους ανιχνεύοντας σήματα αποστέλλονται από τα κύτταρα μέσω των συνάψεων.

Και η καλιφορνέζικη εταιρεία Neuropace ανέπτυξε μια ηλεκτρικά διεγερτική συσκευή για επιληπτικούς, που ονομάζεται «νευροδιεγέρτης των αποκρίσεων» (Παράρτημα 3). Η αρχή λειτουργίας είναι ότι η συσκευή περιορίζει τη ροή των ανεξέλεγκτων παλμών κατά τη διάρκεια επιληπτικών κρίσεων χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές εκκενώσεις από εξωτερική πηγή. Το Neuropace έχει δοκιμαστεί σε εκατοντάδες ασθενείς, με ικανοποιητικό αποτέλεσμα που παρατηρείται σχεδόν στους μισούς.

Ένας άλλος τομέας για την εισαγωγή τεχνητών οργάνων είναι η οφθαλμική συσκευή. Υπάρχουν πολλές επιλογές για τη δημιουργία τεχνητών ματιών.

Μια ομάδα ειδικών από την κοινοπραξία Bionic Vision Australia παρουσίασε το βιονικό τους μάτι στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης (Παράρτημα 4). Οι εργαστηριακές δοκιμές βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη και αναμένεται ευρύτερη υιοθέτηση έως το 2013.

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια κατάφεραν να δημιουργήσουν μια πρόθεση που μπορεί να εκτελέσει τις λειτουργίες του αμφιβληστροειδούς. Σε αυτό το στάδιο της δοκιμής, ένα άτομο μπορεί να δει μόνο μια θολή εικόνα, αλλά οι περαιτέρω προοπτικές είναι αρκετά θετικές. Αυτή η πρόσθεση έχει σχεδιαστεί ως εξής: μια κάμερα είναι στερεωμένη στο πλαίσιο των γυαλιών, μέσω της οποίας η εικόνα μεταδίδεται απευθείας στους επιζώντες νευρώνες στον αμφιβληστροειδή. Για να μετατρέψετε το εισερχόμενο σήμα βίντεο σε παλμούς που μπορούν να γίνουν αντιληπτοί νευρικά κύτταρα, έπρεπε να αναπτύξω έναν ειδικό μετατροπέα υλικού-λογισμικού.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η ποιότητα της όρασης που προσφέρει η τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε όλες τις προαναφερθείσες συσκευές εξαρτάται άμεσα από τον αριθμό των φωτοευαίσθητων ηλεκτροδίων στο εμφύτευμα. Εάν στην τρέχουσα φάση υπάρχουν μόνο 60 από αυτά, τότε στο εγγύς μέλλον ο αριθμός αυτός σχεδιάζεται να αυξηθεί σε 1000, κάτι που θα βελτιώσει ριζικά την αντίληψη - όχι απλώς μεταδίδοντας κηλίδες φωτός, αλλά ενημερώνοντας πολύ περισσότερο ένα άτομο για το τι είναι συμβαίνει τριγύρω.

Αλλά η προσέγγιση των Βρετανών, που ανέπτυξαν την τεχνολογία BrainPort, είναι θεμελιωδώς διαφορετική από όλες αυτές που περιγράφηκαν παραπάνω ως προς τη μέθοδο μεταφοράς πληροφοριών. Η ιδέα είναι ότι ένα άτομο πρέπει να αρχίσει να βλέπει με τη βοήθεια της γλώσσας (Παράρτημα 5).

Το εξωτερικό μέρος της συσκευής, ως συνήθως, περιλαμβάνει μια μικρή βιντεοκάμερα τοποθετημένη στο πλαίσιο των γυαλιών και έναν μετατροπέα που μετατρέπει το σήμα. Ωστόσο, αντί για ηλεκτρόδια εμφυτεύονται στον αμφιβληστροειδή και μεταδίδουν δεδομένα σε οπτικά νεύρα, το BrainPort είναι εξοπλισμένο με ένα μικρό σωλήνα με ορθογώνιο πομπό που πρέπει να τοποθετηθεί στη γλώσσα. Οι ηλεκτρικές ώσεις μεταδίδονται σε αυτό και, ανάλογα με την έντασή τους, ένα άτομο μπορεί να αναγνωρίσει την παρουσία εμποδίων στο δρόμο.

Ο επόμενος τομέας στον οποίο χρησιμοποιούνται αρκετά συχνά τεχνητά όργανα είναι το ανθρώπινο ακουστικό βαρηκοΐας. Ευτυχώς, σε αντίθεση με την όραση, η μερική και ακόμη και η πλήρης αποκατάσταση της ακοής είναι ευκολότερη στην εφαρμογή, επομένως Ακουστικά βαρηκοΐαςή, επιστημονικά, κοχλιακά εμφυτεύματα. Η αρχή της λειτουργίας τους είναι απλή: χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο που βρίσκεται πίσω από το αυτί, το ηχητικό σήμα μεταδίδεται στο δεύτερο μέρος της συσκευής, το οποίο διεγείρει το ακουστικό νεύρο - στην πραγματικότητα, το ακουστικό βαρηκοΐας αυξάνει την ένταση του αντιληπτού ήχου.

Για παράδειγμα, η καθηγήτρια Miriam Farst-Yust της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ έχει αναπτύξει ένα νέο είδος λογισμικού εφαρμογής που ονομάζεται Clearcall. Αυτό το πρόγραμμα έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά για κοχλιακά εμφυτεύματα και βοηθήματα ακοής και σας επιτρέπει να ακούτε ήχους πιο καθαρά σε θορυβώδη μέρη, να αναγνωρίζετε την ομιλία και επίσης να φιλτράρετε τον θόρυβο του περιβάλλοντος. Προκειμένου ένα άτομο να αντιλαμβάνεται τους ήχους κανονικά, το Clearcall λειτουργεί με τη δική του βάση δεδομένων ήχων, με αποτέλεσμα το πιο ακριβές φιλτράρισμα του εξωτερικού θορύβου και την ενίσχυση των «χρήσιμων» σημάτων.

Όσον αφορά τα υλικά για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων, χρησιμοποιούνται κυρίως πολυμερή. Για παράδειγμα, το πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας και η πολυκαπρολακτάμη χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία προϊόντων που έρχονται σε επαφή με τους ιστούς του σώματος. Το πολυανθρακικό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του σώματος και των τμημάτων των κοιλιών και των βηματοδοτών. Το Floroplast-4 χρησιμοποιείται για προσθέσεις αιμοφόρων αγγείων και καρδιακών βαλβίδων. Ο μεθακρυλικός πολυμεθυλεστέρας χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εξαρτημάτων για τεχνητούς νεφρούς και συσκευές καρδιάς-πνεύμονα. Η κυανοακρυλική κόλλα χρησιμοποιείται για τη δημιουργία αρμών χωρίς ραφή. Όσον αφορά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των σύγχρονων τεχνητών οργάνων, μπορούμε να πούμε τα εξής:

Πλεονεκτήματα:

1. Δυνατότητα αποθήκευσης ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ζωησε περιπτώσεις αναμονής οργάνου δότη
2. Μεγάλος αριθμός εξελίξεων και βελτιώσεων των υφιστάμενων τεχνητών οργάνων
3. Δυνατότητα σωτηρίας ανθρώπινης ζωής σε περίπτωση απώλειας πραγματικού οργάνου (εμφυτεύματα, προθέσεις)
4. Δυνατότητα αντικατάστασης οργάνου που δεν λειτουργεί από τη γέννηση (τυφλότητα)

Μειονεκτήματα:

1. Μεγάλος κίνδυνος κατά την εισαγωγή ενός νέου οργάνου
2. Ακριβό κόστος τεχνητών οργάνων
3. Η έλλειψη επαρκούς επιπέδου ανάπτυξης της σύγχρονης βιολογικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση

Έτσι, συνοψίζοντας τα παραπάνω, μπορούμε να πούμε ότι η σύγχρονη βιολογική επιστήμη αναπτύσσεται ενεργά προς αυτή την κατεύθυνση.

3. Η στάση του κοινού απέναντι στα τεχνητά όργανα

Όπως γνωρίζετε, η στάση απέναντι στην επιστήμη δεν ήταν ποτέ σαφής. Στην ιστορία της ανθρώπινης ανάπτυξης, δεν υπήρξε ποτέ μια ενιαία άποψη, τόσο για την καταγωγή του ανθρώπου όσο και για το όφελος των επιστημονικών καινοτομιών. Έκανα μια έρευνα σε 2 κοινωνιολογικές ομάδες. Η πρώτη ομάδα - άτομα από 16 έως 25 ετών. Η δεύτερη ομάδα - από 26 έως 45 ετών. Ο αριθμός των συμμετεχόντων σε κάθε ομάδα είναι 30 άτομα. Η έρευνα περιελάμβανε τις ακόλουθες ερωτήσεις:

1. Πώς νιώθετε για τα τεχνητά όργανα;
2. Πιστεύετε ότι τα τεχνητά όργανα μπορούν να παρατείνουν τη ζωή του ανθρώπου;
3. Πώς θα απαντούσατε στην ερώτηση: «Θεραπεία ή αντικατάσταση οργάνου»;

Παρουσίασα τα αποτελέσματα της έρευνας με τη μορφή διαγραμμάτων (Παράρτημα 6)

Έτσι, με βάση αυτά τα διαγράμματα, βλέπουμε ότι οι ηλικιωμένοι είναι πιο περιφρονητικά για τα τεχνητά όργανα. Και η νεότερη γενιά, αντίθετα, πιστεύει ότι τα τεχνητά όργανα είναι το μέλλον της ανθρωπότητας. Η στάση απέναντι στην ανάπτυξη της βιολογικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση είναι διφορούμενη. Ωστόσο, έχοντας κάνει πολλή έρευνα για αυτό το πρόβλημα, πιστεύω ότι τα τεχνητά όργανα θα βοηθήσουν τελικά στην παράταση της ζωής ενός ατόμου, θα βοηθήσουν στην αντιμετώπιση των γενετικών ανωμαλιών και των ασθενειών.

4. Η πρακτική σημασία των τεχνητών οργάνων και η αναπτυξιακή τάση της ρωσικής επιστήμης προς αυτή την κατεύθυνση

Η ανάπτυξη και η δημιουργία τεχνητών οργάνων στις κορυφαίες δυτικές χώρες είναι ένα από τα κύρια κρατικά προγράμματα. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτό το πρόγραμμα βρίσκεται συνεχώς υπό την αιγίδα των προέδρων της χώρας. Οι συνολικές επενδύσεις σε αυτές τις χώρες μόνο από ιδιωτικά κεφάλαια σε διάφορους τομείς του προγράμματος ανέρχονται σε δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως. Ταυτόχρονα, παρέχουν στους επενδυτές άμεσες σταθερές αποδόσεις και εγγυώνται αξιόπιστες πολιτικές και οικονομικές προοπτικές.

Τα περισσότερα τεχνητά όργανα είναι πλέον μια πολυτέλεια. Εξαιρέσεις σε αυτό είναι οι προθέσεις και τα ακουστικά βαρηκοΐας. Ως εκ τούτου, τα περισσότερα από τα πειράματα και τις εξελίξεις τεχνητών οργάνων πραγματοποιούνται αυτή τη στιγμή στο εξωτερικό, σε ευρωπαϊκές χώρες, στις ΗΠΑ. Ωστόσο, η σύγχρονη Ρωσία προσπαθεί να συμβαδίσει με την εποχή. Στη χώρα μας χρηματοδοτούνται ολοένα και περισσότερο οι βιολογικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα της επιστήμης, ανοίγονται ολοένα και περισσότερα νέα τμήματα με στόχο την κατάρτιση επιστημόνων υψηλής ειδίκευσης προς αυτή την κατεύθυνση. Στη Ρωσία, αυτή η κατεύθυνση έλαβε κρατική υποστήριξη το 1974 μετά τη σύναψη της Διακυβερνητικής Συμφωνίας για τη Συνεργασία μεταξύ της ΕΣΣΔ και των ΗΠΑ στον τομέα της δημιουργίας τεχνητής καρδιάς.

Υπό την Κρατική Επιτροπή Επιστήμης και Τεχνολογίας της ΕΣΣΔ, δημιουργήθηκε μια Διατμηματική Επιτροπή, η οποία ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο διετές πρόγραμμα έρευνας και ανάπτυξης, πλήρως χρηματοδοτούμενο.

Δυστυχώς, η ανεπιτυχής ολοκλήρωση της συνεργασίας για το πρόγραμμα τεχνητής καρδιάς, η επακόλουθη μείωση της χρηματοδότησης, η αποδυνάμωση του ενδιαφέροντος της ηγεσίας της χώρας για τη συνέχισή του και οι οικονομικές και πολιτικές αλλαγές που συνέβησαν στη χώρα τη δεκαετία του 1990 σχεδόν εντελώς σταμάτησαν να λειτουργούν. προς αυτή την κατεύθυνση. Αναπτύχθηκε στη Ρωσία αρχικό στάδιοΟι άγριες σχέσεις της αγοράς έχουν επαναπροσανατολίσει τα ενδιαφέροντα των ειδικών στη μεταμόσχευση ζωτικών οργάνων. Ταυτόχρονα, δεν ελήφθη υπόψη η δυτική εμπειρία της σύγχρονης μεταμόσχευσης, όπου, μαζί με την καλά οργανωμένη (για παράδειγμα, το σύστημα Eurotransplant) και νομικά προστατευμένη κλινική πρακτική της μεταμόσχευσης ζωτικών οργάνων (καρδιά, νεφρός, ήπαρ, πάγκρεας , πνεύμονες) σε άπορους ασθενείς, παρατηρήθηκε ανάπτυξη του εγκληματικού τομέα της μεταμόσχευσης.

Όλα αυτά τα χρόνια, οι εργασίες για τη δημιουργία και την κλινική χρήση τεχνητών οργάνων στις κορυφαίες χώρες και, ειδικότερα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, όχι μόνο δεν σταμάτησαν, αλλά έλαβαν χρηματοδότηση κατά προτεραιότητα. Σήμερα, αυτή η κατεύθυνση συνδυάζει τις τελευταίες παγκόσμιες βιοϊατρικές και τεχνικές εξελίξεις και τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της εμπλοκής των τελευταίων επιτευγμάτων του στρατιωτικού-βιομηχανικού συγκροτήματος στη δημιουργία τους. Το έναυσμα είναι τα απίστευτα κέρδη της αγοράς και η απεριόριστη ζήτηση για εξελίξεις στην ιατρική αγορά. Οι κύριοι ιατρικοί τομείς στους οποίους πραγματοποιούνται εξελίξεις είναι τα καρδιαγγειακά νοσήματα, ο σακχαρώδης διαβήτης, η ογκολογία και η τραυματολογία.

5. Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας τα παραπάνω, θα ήθελα να πω ότι το θέμα της ανάπτυξης και χρήσης τεχνητών οργάνων είναι αρκετά αμφιλεγόμενο. Δεν υπάρχει ενιαία άποψη για αυτό το θέμα. Δεν υπάρχει ενιαία τεχνολογία παραγωγής και εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα, κάτι που έχει θετική επίδραση στην ανάπτυξη της βιολογικής επιστήμης. Το ζήτημα της μελλοντικής χρήσης τεχνητών οργάνων παραμένει αμφιλεγόμενο. Αλλά προσωπικά, πιστεύω ότι στο μέλλον η ανθρωπότητα είτε θα βελτιώσει τα υπάρχοντα όργανα, είτε θα βρει έναν εναλλακτικό τρόπο να λύσει αυτό το πρόβλημα. Και ποιος ξέρει, ίσως μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα οι άνθρωποι θα έχουν απεριόριστες δυνατότητες και τα cyborg δεν θα γίνουν παραμύθι, αλλά μια πολύ πραγματική πραγματικότητα. Οι στόχοι που έθεσα στην αρχή του έργου έχουν επιτευχθεί. Νέα επιστημονική γνώση έχει ανακαλυφθεί. Έχουν ληφθεί πρακτικά, χρήσιμα αποτελέσματα. Αυτό το έργο μπορεί να εφαρμοστεί κατά τη διάρκεια μαθημάτων, σεμιναρίων, ως εκπαιδευτικό βοήθημα.

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1. Bryukhonenko S.S., Chechulin S.I. (1926), Πειράματα για την απομόνωση του κεφαλιού ενός σκύλου (με επίδειξη της συσκευής) // Πρακτικά του ΙΙ Πανενωσιακού Συνεδρίου Φυσιολόγων. - L .: Glavnauka, - S. 289-290
2. Demikhov V.P. (1960), Μεταμόσχευση ζωτικών οργάνων στο πείραμα. - Μ.: Μεντγκίζ
3. Grishmanov V.Yu., Lebedinsky K.M. (2000). Τεχνητή διατροφή: έννοιες και δυνατότητες // World of Medicine (3-4), 26-32 p.
4. Shutov EV (2010). Περιτοναϊκή κάθαρση - Μ - 153 s
5. Πηγές Διαδικτύου: