Materiale chimice pentru crearea organelor artificiale. organe artificiale

Progresele în biologie și medicină în Istoria recentă extins semnificativ durata medie trăiește și a eliberat lumea de sabia lui Damocle a multor boli mortale. Dar nu toate bolile au fost cucerite și chiar și viața unei persoane, mai ales una activă, încă ni se pare prea scurtă. Va da știința șansa de a face următoarea descoperire?

New Skin Un lucrător de laborator scoate o fâșie de epidermă crescută artificial dintr-o cadă. Țesătura a fost creată la Institutul Dermatologic din orașul italian Pomezia, Italia, sub îndrumarea profesorului Michele de Luca.

Oleg Makarov

Există, desigur, motive pentru optimism. În prezent, în știință s-au conturat mai multe direcții care, probabil, vor face posibilă în viitorul apropiat sau îndepărtat să se îndrepte Homo sapiensîntr-un design de gândire mai durabil și mai fiabil. Prima este crearea unor „recuzite” electronic-mecanice pentru corpul bolnav. Este vorba despre robotică proteze bionice membre care reproduc cu fidelitate abilitățile locomotorii umane, sau chiar exoschelete întregi care pot da bucuria mișcării celui paralizat.

cultivare tesut nervos- cea mai dificilă datorită varietății de tipuri ale celulelor sale constitutive și organizării lor spațiale complexe. Cu toate acestea, până în prezent, există o experiență de succes de creștere a adenohipofizei șoarecelui din acumularea de celule stem.

Aceste produse ingenioase vor fi completate de o interfață neuromașină care vă va permite să citiți comenzi direct din părțile corespunzătoare ale creierului. Au fost deja create prototipuri de operare ale unor astfel de dispozitive, acum principalul lucru este îmbunătățirea lor și reducerea treptată a costurilor.

A doua direcție poate fi considerată studiul proceselor genetice și a altor procese microbiologice care provoacă îmbătrânirea. Cunoașterea acestor procese, poate în viitor, va face posibilă încetinirea ofilării corpului și prelungirea viata activa peste un secol și, posibil, mai mult.

Căutările se fac în mai multe direcții. Unul dintre ele este un ochi bionic: o cameră electronică plus un cip implantat în retină. Există unele succese în creșterea retinei (până acum la șoareci).

Și, în cele din urmă, a treia direcție include cercetarea în domeniul creării de piese de schimb autentice pentru corpul uman - țesuturi și organe care vor diferi puțin structural și funcțional de cele naturale și vor permite „repararea” în timp util a unui organism afectat de o boală gravă sau modificări legate de vârstă. Știri despre noi pași în acest domeniu vin astăzi aproape zilnic.

Începeți imprimarea

Tehnologia de bază pentru creșterea organelor, sau ingineria țesuturilor, este utilizarea celulelor stem embrionare pentru a obține celule specializate dintr-un anumit țesut, de exemplu, hepatocite - celule de parenchim ( mediu intern) ficat. Aceste celule sunt apoi plasate în interiorul unei structuri de țesut intercelular conjunctiv compusă predominant din proteină de colagen.

Odată cu crearea de proteze electronic-mecanice, este în curs de căutare un implant mai natural care să combine țesuturile crescute ale mușchilor inimii cu un sistem de control nanoelectronic.

Acest lucru asigură că întregul volum al organului în creștere este umplut cu celule. O matrice de colagen se poate obține prin curățarea celulelor din țesutul biologic donator sau, ceea ce este mult mai ușor și mai convenabil, să o creeze artificial din polimeri biodegradabili sau ceramice speciale, în cazul osului. În plus față de celule sunt introduse în matrice nutriențiși factori de creștere, după care celulele formează un singur organ sau un fel de „plastic” conceput pentru a înlocui partea afectată.

Adevărat, cultivarea unui ficat artificial, plămâni și alte vitale organe importante pentru transplantul la o persoană astăzi este încă de neatins; în cazuri mai simple, această tehnică este folosită cu succes. Există un caz cunoscut de transplant de trahee crescută la un pacient, efectuat la Centrul Rus de Cercetare pentru Chirurgie, numit după N.N. B.V. Petrovsky sub îndrumarea profesorului italian P. Macchiarini. În acest caz, a fost luată ca bază traheea donatorului, care a fost curățată cu grijă de celule. Celulele stem prelevate din măduvă osoasă pacienta însăși. Tot acolo au fost plasați factori de creștere și fragmente ale mucoasei - au fost împrumutate și din traheea deteriorată a femeii care urma să fie salvată.

Experimente de succes privind implantarea unui plămân crescut pe o matrice donor purificată din celule au fost efectuate la șobolani.

În astfel de condiții, celulele nediferențiate au dat naștere la celule ale epiteliului respirator. Organul crescut a fost implantat în pacient și masuri speciale pentru germinarea implantului vase de sângeși restabilirea circulației sanguine.

Cu toate acestea, există deja o metodă de creștere a țesuturilor fără utilizarea de matrici de origine artificială sau biologică. Metoda a fost încorporată într-un dispozitiv cunoscut sub numele de bioimprimantă. În zilele noastre, bioimprimatoarele „ieșesc din era” prototipurilor și apar modele la scară mică. De exemplu, dispozitivul Organovo este capabil să imprime fragmente de țesut care conțin 20 sau mai multe straturi celulare (și aceasta include celule tipuri diferite), unite de țesut intercelular și o rețea de capilare sanguine.

Creșterea unui ficat artificial întreg este încă departe, dar fragmente de țesut hepatic uman au fost deja obținute prin creșterea pe o matrice de polimeri biodegradabili. Astfel de implanturi pot ajuta la refacerea zonelor afectate.

Țesutul conjunctiv și celulele sunt reunite folosind aceeași tehnologie care este folosită în imprimarea 3D: un cap mobil, poziționat cu precizie micron într-o rețea de coordonate 3D, „scuipă” picături care conțin fie celule, fie colagen și alte substanțe până la punctul dorit. Diverși producători de bioimprimante au raportat că dispozitivele lor sunt deja capabile să imprime fragmente de piele de la animale de experiment, precum și elemente țesut renal. Mai mult, ca rezultat, a fost posibil să se realizeze aranjarea corectă a celulelor de diferite tipuri unele față de altele. Adevărat, epoca în care imprimantele din clinici vor putea crea organe pentru diverse scopuri și volume mari va trebui să aștepte.

Creierul de înlocuit

Dezvoltarea subiectului pieselor de schimb pentru o persoană ne duce inevitabil la subiectul celor mai intime - ceea ce face o persoană o persoană. Înlocuirea creierului este poate cea mai fantastică idee cu privire la potențiala nemurire. Problema, după cum ați putea ghici, este că creierul pare a fi cel mai complex obiect material cunoscut omenirii din univers. Și poate una dintre cele mai greșit înțelese. Se știe în ce constă, dar se știe foarte puțin despre cum funcționează.

Piele nouă. Un lucrător de laborator scoate din baie o fâșie de epidermă crescută artificial. Țesătura a fost creată la Institutul Dermatologic din Pomezia, Italia, sub îndrumarea profesorului Michele de Luca.

Astfel, dacă creierul poate fi recreat ca o colecție de neuroni care stabilesc conexiuni între ei, mai trebuie să ne dăm seama cum să punem în el toate informațiile de care are nevoie o persoană. Altfel, în cel mai bun caz, vom obține un adult cu „substanța cenușie” a bebelușului. În ciuda naturii super-fantastice a scopului final, știința lucrează activ la problema regenerării țesutului nervos. În cele din urmă, obiectivul poate fi mai modest - de exemplu, refacerea unei părți a creierului distrusă ca urmare a unei răni sau a unei boli grave.

Problema regenerării artificiale a țesutului cerebral este agravată de faptul că creierul este foarte eterogen: conține multe tipuri de celule nervoase, în special neuroni inhibitori și excitatori și neuroglia (literalmente, „clei nervos”), un set de auxiliare. celulele sistemului nervos. În plus, diferite tipuri de celule sunt situate într-un anumit mod în spațiul tridimensional, iar această aranjare trebuie reprodusă.

Acesta este cazul când tehnologiile de creștere a țesuturilor funcționează deja în medicină și salvează viețile oamenilor. Există cazuri de implantare cu succes a traheei crescute pe o matrice donatoare de celule măduva spinării rabdator.

cip nervos

Într-unul dintre laboratoarele faimosului Institut de Tehnologie din Massachusetts, cunoscut pentru evoluțiile sale în domeniul tehnologiei informației, au abordat crearea de țesut nervos artificial „în stil computer”, folosind elemente ale tehnologiei de fabricare a microcipurilor.

Cercetătorii de la Boston au luat un amestec de celule nervoase derivate din cortexul primar de șobolan și le-au aplicat pe cele mai subțiri foi de hidrogel. Farfuriile formau un fel de sandviș, iar acum sarcina era să izolăm de el blocuri separate cu o structură spațială dată. După ce au primit astfel de blocuri transparente, oamenii de știință au intenționat să studieze procesele de apariție a conexiunilor neuronale în fiecare dintre ele.

Tehnologia transplantului unei vezici umane crescute pe o matrice de colagen din vezica urinara sau intestinul subtire de origine animala a fost deja creata si are o practica pozitiva de aplicare.

Problema a fost rezolvată folosind fotolitografie. Pe straturile de hidrogel s-au aplicat măști de plastic, care au permis luminii să afecteze doar anumite zone, „sudându-le” între ele. Astfel, a fost posibil să se obțină compoziții de material celular de diferite dimensiuni și grosimi. Studiul acestor „blocuri de construcție” în timp poate duce la crearea unor fragmente semnificative de țesut neural pentru utilizare în implanturi.

Dacă inginerii MIT abordează studiul și reconstrucția țesutului nervos într-un stil ingineresc, adică formând mecanic structurile necesare, atunci la Centrul RIKEN pentru Biologie a Dezvoltării din orașul japonez Kobe, oamenii de știință conduși de profesorul Yoshiki Sasai bâjbesc după altul. cale - evo-devo, calea evoluției dezvoltării. Dacă celulele stem embrionare pluripotente pot, în timpul diviziunii, să creeze structuri de auto-organizare ale celulelor specializate (adică diverse organe și țesuturi), este posibil, după ce au înțeles legile unei astfel de dezvoltări, să se orienteze activitatea celulelor stem pentru a crea implanturi cu forme naturale?

S-au făcut progrese mari în creșterea oaselor și cartilajelor pe matrice, dar restaurarea țesutului nervos al măduvei spinării este o chestiune de viitor.

Și aici este întrebarea principală la care biologii japonezi au intenționat să găsească un răspuns: cât de mult depinde dezvoltarea celulelor specifice de factori externi (de exemplu, de contactul cu țesuturile învecinate) și în ce măsură programul este „cablat” în interiorul celulele stem în sine. Studiile au arătat că este posibil să crească un anumit element specializat al organismului dintr-un grup izolat de celule stem, deși factorii externi joacă un anumit rol - de exemplu, sunt necesare anumite semnale inductoare chimice care determină dezvoltarea celulelor stem, de exemplu, la fel ca țesutul nervos. Și acest lucru nu va necesita nicio structură de susținere care va trebui să fie umplută cu celule - formele vor apărea ele însele în procesul de dezvoltare, în cursul diviziunii celulare.

Într-un corp nou

Problema transplantului de creier, deoarece creierul este sediul intelectului și „eu” uman, de fapt, nu are sens, deoarece dacă creierul este distrus, atunci este imposibil să recreați personalitatea (cu excepția cazului în care, în timp, , ei învață să facă „copii de rezervă” ale conștiinței). Singurul lucru care ar putea avea sens este un transplant de cap, sau mai degrabă, un transplant de corp la un cap care are probleme cu corpul. Cu toate acestea, dacă la nivelul medicinei moderne este imposibil să refaceți măduva spinării, corpul cu cap nou va rămâne paralizat. Adevărat, odată cu dezvoltarea ingineriei tisulare, este posibil ca țesutul nervos al măduvei spinării să poată fi restaurat folosind celule stem. În timpul operației, creierul va trebui să fie drastic răcit pentru a preveni moartea neuronilor.

Conform tehnicii brevetate a lui Sasai, japonezii au reușit să crească structuri tridimensionale de țesut nervos, prima dintre acestea fiind retina (așa-numita sticlă vizuală) obținută din celule stem embrionare de șoarece, care constau din punct de vedere funcțional. tipuri variate celule. Au fost aranjate conform naturii. Următoarea realizare a fost adenohipofiza, care nu numai că repetă structura celei naturale, dar eliberează și hormonii necesari în timpul transplantului de șoarece.

Desigur, înainte de implanturile complet funcționale ale țesutului nervos, și cu atât mai mult, zone creier umanîncă foarte, foarte departe. Cu toate acestea, succesul regenerării țesuturilor artificiale folosind tehnologiile de evoluție a dezvoltării indică calea pe care o va urma toată medicina regenerativă: de la proteze „inteligente” la implanturi compozite în care structuri spațiale gata făcute sunt „încolțite” cu material celular și apoi până la cultivare. de piese de schimb pentru om.după aceleaşi legi prin care se dezvoltă în condiţii naturale.

SA „Universitatea de Medicină din Astana”

Departamentul de Biofizică Medicală și Siguranța Vieții

abstract

Pe tema: Organe artificiale

Completat de: Nurpeisova D.

Grupa: 144 OM

Verificat de: Maslikova E.I.

Astana 2015

Introducere

rinichi artificial

inimă artificială

intestin artificial

Piele falsă

sânge artificial

plămân artificial

oase artificiale

Concluzie

Introducere

Dezvoltarea rapidă a tehnologiilor medicale și utilizarea tot mai activă în acestea a celor mai recente realizări ale științelor conexe fac posibilă astăzi rezolvarea unor astfel de probleme care în urmă cu câțiva ani păreau imposibile. Inclusiv - și în domeniul creării de organe artificiale care pot înlocui din ce în ce mai mult cu succes prototipurile lor naturale.

Mai mult, cel mai surprinzător lucru la asta este că astfel de fapte, care în urmă cu câțiva ani ar putea deveni baza scenariului următorului blockbuster de la Hollywood, atrag astăzi atenția publicului doar pentru câteva zile. Concluzia este destul de evidentă: nu departe este ziua în care până și cele mai fantastice idei despre posibilitatea înlocuirii organelor și sistemelor naturale cu omologii lor artificiali vor înceta să mai fie un fel de abstractizare. Aceasta înseamnă că într-o zi pot apărea oameni care vor avea mai multe astfel de implanturi decât părțile proprii ale corpului.

Transplantul de organe întruchipează dorința veche a oamenilor de a învăța cum să „repare” corpul uman.

. rinichi artificial

Unul dintre cele mai esențiale organe artificiale este rinichiul. În prezent, sute de mii de oameni din lume trebuie să primească regulat tratament de hemodializă pentru a trăi. „Agresiune la mașinărie” fără precedent, nevoia de a ține dietă, de a lua medicamente, de a limita consumul de lichide, de pierderea capacității de muncă, de libertate, de confort și de diverse complicații de la organe interneînsoţesc această terapie.În 1925, J. Haas a efectuat prima dializă la om, iar în 1928 a folosit şi heparină, din moment ce utilizare pe termen lung hirudina a fost asociată cu efecte toxice, iar efectul său asupra coagulării sângelui în sine a fost instabil. Pentru prima dată, heparina a fost folosită pentru dializă în 1926 într-un experiment realizat de H. Nehels și R. Lim.

Deoarece materialele enumerate mai sus s-au dovedit a fi de puțin folos ca bază pentru crearea membranelor semipermeabile, căutarea altor materiale a continuat, iar în 1938 celofanul a fost folosit pentru prima dată pentru hemodializă, care în anii următori. perioadă lungă de timp a rămas principala materie primă pentru producerea membranelor semipermeabile.

Primul dispozitiv „rinichi artificial” potrivit pentru o utilizare clinică largă a fost creat în 1943 de W. Kolff și H. Burke. Apoi aceste dispozitive au fost îmbunătățite. În același timp, dezvoltarea gândirii tehnice în acest domeniu a vizat inițial Mai mult este vorba de modificările dializatoarelor și abia în ultimii ani a început să afecteze, în mare măsură, aparatele în sine.

Ca urmare, au apărut două tipuri principale de dializator, așa-numitul dializator cu bobine, unde s-au folosit tuburi de celofan, și plan-paralel, în care s-au folosit membrane plate.

În 1960, F. Keel a proiectat o versiune de mare succes a unui dializator plan-paralel cu plăci de polipropilenă, iar pe parcursul câtorva ani acest tip de dializator și modificările lui s-au răspândit în întreaga lume, ocupând un loc de frunte printre toate celelalte tipuri. a dializatoarelor.

Apoi, procesul de creare a hemodializatoarelor mai eficiente și de simplificare a tehnicii de hemodializă s-a dezvoltat în două direcții principale: proiectarea dializatorului în sine, cu dializatoarele de unică folosință ocupând o poziție dominantă în timp, și utilizarea de noi materiale ca membrană semipermeabilă.

dializator - inima „rinichiului artificial” și, prin urmare, principalele eforturi ale chimiștilor și inginerilor au fost întotdeauna îndreptate spre îmbunătățirea acestei legături specifice în sistemul complex al aparatului în ansamblu. Cu toate acestea, gândirea tehnică nu a ignorat aparatul ca atare.

În anii 1960, ideea de a folosi așa-numitul sistemele centrale, adică dispozitive „rinichi artificiali”, în care se prepara dializatul dintr-un concentrat - un amestec de săruri, a cărui concentrație era de 30-34 de ori mai mare decât concentrația lor în sângele pacientului.

În 2010, în Statele Unite a fost dezvoltat un aparat de hemodializă implantabil în corpul pacientului. Dispozitivul, dezvoltat la Universitatea din California, San Francisco, este dimensionat pentru a avea aproximativ dimensiunea unui rinichi uman. Implantul, pe lângă sistemul tradițional de microfiltre, conține un bioreactor cu o cultură de celule tubulare renale capabile să îndeplinească funcțiile metabolice ale rinichiului. Aparatul nu necesita alimentare cu energie si functioneaza datorita presiunii sangelui pacientului. Acest bioreactor imită principiul rinichiului datorită faptului că cultura celulară a tubilor renali se află pe un purtător de polimer și asigură reabsorbția inversă a apei și a nutrienților, așa cum se întâmplă în mod normal. Acest lucru vă permite să creșteți semnificativ eficiența dializei și chiar să eliminați complet necesitatea unui transplant de rinichi donator.

Hemodializator

În caz contrar, un rinichi artificial este un aparat pentru înlocuirea temporară a funcției excretoare a rinichilor. Un rinichi artificial este folosit pentru a elibera sângele din produsele metabolice, pentru a corecta echilibrul electrolitic-apă și acido-bazic în cazurile acute și cronice. insuficiență renală, precum și pentru a elimina substanțele toxice dializabile în caz de otrăvire și excesul de apă în caz de edem.

Funcţie

Funcția principală este curățarea sângelui de diferite substanțe toxice, inclusiv de produse metabolice. În același timp, volumul de sânge în limita corpului rămâne constant.

2. Inimă artificială

Inima este un organ muscular gol. Masa sa la un adult este de 250-300 de grame. Prin contractare, inima funcționează ca o pompă, împingând sângele prin vase și asigurând mișcarea lui continuă. Când inima se oprește, apare moartea, deoarece aprovizionarea cu substanțe nutritive către țesuturi este oprită, precum și eliberarea țesuturilor din produsele de degradare.

De la crearea „inimii” până la vremea noastră.

Creatorul inimii artificiale a fost V.P.Demikhov în 1937. De-a lungul timpului, acest dispozitiv a suferit transformări uriașe în dimensiune și metode de utilizare.O inimă artificială este un dispozitiv mecanic care preia temporar funcția de circulație a sângelui dacă inima pacientului nu poate. furnizează organismului suficient sânge. Principalul său dezavantaj este necesitatea reîncărcării constante de la rețea.

În 2009, nu fusese încă creată o proteză umană eficientă implantabilă pentru inimă. Un număr de clinici de chirurgie cardiacă de top efectuează înlocuiri parțiale cu succes ale componentelor organice cu altele artificiale. Din 2010, există prototipuri de proteze de inimă întregi implantabile artificial. proteză artificială implantabilă

În prezent, o proteză cardiacă este considerată o măsură temporară care permite unui pacient cu patologie cardiacă gravă să supraviețuiască până în momentul transplantului cardiac.

Model de inimă.

Oamenii de știință și designerii autohtoni au dezvoltat o serie de modele sub denumirea generală „Căutare”. Aceasta este o proteză ventriculară de tip sac cu patru camere concepută pentru implantare în poziție ortotopică.

Modelul distinge între jumătățile stângă și dreaptă, fiecare dintre acestea fiind formată dintr-un ventricul artificial și un atriu artificial. Elementele constitutive ale ventriculului artificial sunt: ​​corpul, camera de lucru, supapele de admisie si evacuare. Carcasa ventriculului este realizată din cauciuc siliconic prin stratificare. Matricea este scufundată într-un polimer lichid, îndepărtată și uscată - și așa mai departe și din nou, până când pe suprafața matricei se creează o carne de inimă cu mai multe straturi. Camera de lucru este similară ca formă cu corpul. A fost fabricat din cauciuc latex, apoi din silicon. Caracteristica de proiectare a camerei de lucru este o grosime diferită a peretelui, în care se disting secțiunile active și pasive. Designul este proiectat astfel încât, chiar și cu tensiunea completă a secțiunilor active, pereții opuși ai suprafeței de lucru a camerei să nu se atingă, ceea ce elimină leziunile celulelor sanguine.

Designerul rus Alexander Drobyshev, în ciuda tuturor dificultăților, continuă să creeze noi modele moderne Poisk, care vor fi mult mai ieftine decât modelele străine.

Unul dintre cele mai bune sisteme străine pentru astăzi „Inimă artificială” „Novacor” costă 400 de mii de dolari. Cu ea, poți aștepta acasă pentru o operație un an întreg. În valiza Novacor sunt două ventricule de plastic. Pe un cărucior separat se află un computer extern de control al serviciului, un monitor de control, care rămâne în clinică în fața medicilor. Acasă, cu o sursă de alimentare bolnavă, baterii reîncărcabile care se înlocuiesc și se reîncarcă de la rețea. Sarcina pacientului este să urmărească indicatorul verde al lămpilor care arată încărcarea bateriilor.

3. Piele artificială

Stadiul de dezvoltare: cercetători pe punctul de a crea pielea adevărată

Creată în 1996, pielea artificială este folosită pentru transplantul de pacienți ai căror piele a fost grav afectat de arsuri grave. Metoda constă în legarea colagenului derivat din cartilajul animal cu glicozaminoglican (GAG) pentru a dezvolta un model de matrice extracelulară care formează baza pentru piele nouă. În 2001, pe baza acestei metode a fost creată o piele artificială cu auto-vindecare.

O altă descoperire în domeniul pielii artificiale a fost dezvoltarea oamenilor de știință englezi care au descoperit o metodă uimitoare de regenerare a pielii. Celulele generatoare de colagen create de laborator imită celulele umane reale care previn îmbătrânirea pielii. Odată cu vârsta, numărul acestor celule scade, iar pielea începe să se ridă. Celulele artificiale injectate direct în riduri încep să producă colagen, iar pielea începe să se regenereze.

În 2010 - Oamenii de știință de la Universitatea din Granada au creat o piele umană artificială folosind inginerie tisulară bazată pe biomaterial de aragoso-fibrină.

Pielea artificială a fost grefată în șoareci și a prezentat rezultate optime în ceea ce privește dezvoltarea, meioza și funcționalitatea. Această descoperire îi va permite să găsească aplicații clinice, precum și aplicații în testele de laborator pe țesuturi, care, la rândul lor, vor evita utilizarea animalelor de laborator. Mai mult, descoperirea poate fi folosită pentru a dezvolta noi abordări pentru tratamentul patologiilor pielii.

Studiul a fost realizat de Jose Maria Jimenez Rodriguez de la Grupul de Cercetare în Ingineria Țesuturilor din cadrul Departamentului de Histologie al Universității din Granada, condus de profesorii Miguel Alaminos Mingorance, Antonio Campos Munoz și Jose Miguel Labrador Molina Labrador Molina.

Cercetătorii au selectat mai întâi celule care ulterior vor fi folosite pentru a crea piele artificială. Dezvoltarea culturii a fost apoi analizată în laborator și în final a fost efectuat controlul calității prin altoirea țesuturilor la șoareci. În acest scop, au fost dezvoltate mai multe tehnici de microscopie cu imunofluorescență. Acestea au permis oamenilor de știință să evalueze factori precum proliferarea celulară, prezența markerilor de diferențiere morfologică, expresia citocreatinei, involucrinei și filagrinei; angiogeneza și creșterea pielii artificiale în corpul primitorului.

Pentru experimente, cercetătorii au luat bucăți mici de piele umană prin biopsie de la pacienți după Chirurgie Plastică la Spitalul Universitar Virgen de las Nieves din Granada. Desigur, cu acordul pacienților.

Fibrina umană din plasma donatorilor sănătoși a fost folosită pentru a crea piele artificială. Cercetătorii au adăugat apoi acid tranexamic (pentru a preveni fibrinoliza), clorură de calciu (pentru a preveni coagularea fibrinei) și aragoză 0,1%. Acești înlocuitori au fost grefați pe spatele șoarecilor nuzi pentru a observa dezvoltarea lor in vivo.

Pielea creată în laborator a arătat un nivel bun de biocompatibilitate. Nu a fost găsită nicio respingere, discrepanță sau infecție. În plus, pielea tuturor animalelor din studiu a arătat granulație la șase zile după implantare. Cicatricea s-a încheiat în următoarele douăzeci de zile.

Experimentul desfășurat la Universitatea din Granada a fost primul în care a fost creată o piele artificială cu un derm pe bază de biomaterial aragoso-fibrină. Până în prezent s-au folosit și alte biomateriale precum colagen, fibrină, acid poliglicolic, chitosan etc.

4. Intestin artificial

În 2006, oamenii de știință britanici au anunțat crearea unui intestin artificial capabil să reproducă cu acuratețe elementele fizice și reacții chimice care apar în timpul digestiei.

Organul este realizat din plastic special și metal, care nu se prăbușesc și nu se corodează.

Apoi, pentru prima dată în istorie, au fost efectuate lucrări care au demonstrat cum celulele stem pluripotente umane dintr-o cutie Petri pot fi asamblate în țesutul corpului cu o arhitectură tridimensională și tipul de conexiuni inerente în carnea dezvoltată în mod natural.

Țesutul intestinal artificial ar putea fi opțiunea terapeutică # 1 pentru persoanele care suferă de enterocolită necrozantă, boli inflamatorii intestinale și sindrom de intestin scurt.

În timpul cercetării, un grup de oameni de știință condus de dr. James Wells a folosit două tipuri de celule pluripotente: celule stem umane embrionare și celule induse, obținute prin reprogramarea celulelor pielii umane.

Celulele embrionare sunt numite pluripotente deoarece sunt capabile să se transforme în oricare dintre cele 200 de tipuri diferite de celule din corpul uman. Celulele induse sunt potrivite pentru „pieptănarea” genotipului unui anumit donator, fără riscul de respingere ulterioară și complicații asociate. Aceasta este o nouă invenție a științei, așa că nu este încă clar dacă celulele induse ale organismului adult au același potențial ca și celulele embrionului.

Țesutul intestinal artificial a fost „eliberat” în două forme, asamblate din două tipuri diferite de celule stem.

A fost nevoie de mult timp și efort pentru a transforma celulele individuale în țesut intestinal. Oamenii de știință au recoltat țesut folosind substanțe chimice, precum și proteine ​​numite factori de creștere. Într-o eprubetă, materia vie a crescut în același mod ca într-un embrion uman în curs de dezvoltare. În primul rând, se obține așa-numitul endoderm, din care cresc esofagul, stomacul, intestinele și plămânii, precum și pancreasul și ficatul. Dar medicii au dat comanda endodermului să se dezvolte doar în celulele primare ale intestinului. Le-a luat 28 de zile pentru ca ei să ajungă la rezultate tangibile. Țesutul s-a maturizat și a dobândit funcționalitatea absorbtivă și secretorie a unui tract digestiv uman sănătos. Are și celule stem specifice, cu care acum va fi mult mai ușor de lucrat.

Întotdeauna există un deficit de donatori de sânge - clinicile sunt asigurate cu produse din sânge pentru doar 40% din normă. O operație pe inimă folosind sistemul de circulație artificială necesită sângele a 10 donatori. Există posibilitatea ca sângele artificial să ajute la rezolvarea problemei - în calitate de constructor, oamenii de știință au început deja să-l colecteze. Au fost create plasmă sintetică, eritrocite și trombocite.

Crearea „sângelui”

Plasma este una dintre componentele principale ale sângelui, partea sa lichidă. „Plasma de plastic”, creată la Universitatea din Sheffield (Marea Britanie), poate îndeplini toate funcțiile uneia reale și este absolut sigură pentru organism. Compoziția sa include substanțe chimice capabil să transporte oxigen și substanțe nutritive. Astăzi, plasma artificială este concepută pentru a salva vieți în situații extreme, dar în viitorul apropiat va fi folosită peste tot.

Ei bine, asta e impresionant. Deși este puțin înfricoșător să-ți imaginezi că plasticul lichid curge în interiorul tău, sau mai degrabă, plasmă de plastic. La urma urmei, pentru a deveni sânge, acesta trebuie încă umplut cu eritrocite, leucocite și trombocite. Specialiștii de la Universitatea din California (SUA) au decis să-și ajute colegii britanici cu „constructorul sângeros”. Ei au dezvoltat globule roșii complet sintetice din polimeri care pot transporta oxigen și nutrienți de la plămâni la organe și țesuturi și invers, adică să îndeplinească funcția principală a globulelor roșii reale. În plus, ele pot livra celulelor medicamentele. Oamenii de știință sunt încrezători că în următorii ani, toate studiile clinice cu celule roșii artificiale din sânge vor fi finalizate și vor putea fi folosite pentru transfuzii. Adevărat, după diluarea lor în plasmă - chiar și în natural, chiar și în sintetic.

Nedorind să rămână în urma omologilor lor din California, trombocitele artificiale au fost dezvoltate de oamenii de știință de la Universitatea Case Western Reserve din Ohio. Mai exact, acestea nu sunt tocmai trombocite, ci asistenții lor sintetici, formați tot dintr-un material polimeric. Sarcina lor principală este de a crea un mediu eficient pentru ca trombocitele să se lipească, ceea ce este necesar pentru a opri sângerarea. Acum, în clinici, masa de trombocite este folosită pentru aceasta, dar obținerea ei este un proces minuțios și destul de lung. Este necesar să se găsească donatori, să se facă o selecție strictă de trombocite, care, în plus, sunt păstrate nu mai mult de 5 zile și sunt supuse infectii bacteriene. Apariția trombocitelor artificiale înlătură toate aceste probleme. Deci invenția va fi un bun ajutor și va permite medicilor să nu se teamă de sângerare.

Sânge real sau artificial. Ce e mai bine?

Termenul „sânge artificial” este un nume puțin greșit. Sângele real îndeplinește un număr mare de sarcini. Sângele artificial poate realiza doar unele dintre ele până acum.Dacă se creează un sânge artificial cu drepturi depline care îl poate înlocui complet pe cel real, acesta va fi o adevărată descoperire în medicină.

Sângele artificial are două funcții principale:

1) crește volumul celulelor sanguine

2) îndeplinește funcțiile de îmbogățire cu oxigen.

În timp ce o substanță care crește volumul celulelor sanguine a fost folosită de mult timp în spitale, terapia cu oxigen este încă în curs de dezvoltare și cercetare clinică.

Presupuse avantaje și dezavantaje ale sângelui artificial

Demnitate Defecte

fără risc de infectare cu virus efecte secundare

compatibil cu orice grupă de sânge toxicitate

transfuzie

producție de laborator cost ridicat

relativă ușurință de depozitare

6. Plămân artificial

Oamenii de știință americani de la Universitatea Yale, conduși de Laura Niklason, au făcut o descoperire: au reușit să creeze un plămân artificial și să-l transplanteze la șobolani. De asemenea, a fost creat separat un plămân care funcționează autonom și imită munca unui organ real.

Trebuie spus că plămânul uman este un mecanism complex. Suprafața unui plămân la un om adult este de aproximativ 70 de metri pătrați, asamblat astfel încât să asigure transferul eficient de oxigen și dioxid de carbon între sânge și aer. Dar țesut pulmonar greu de reparat, așa că în prezent singura modalitate de a înlocui părțile deteriorate ale organului este transplantul. Această procedură este foarte riscantă din cauza procentului mare de respingeri. Potrivit statisticilor, la zece ani de la transplant, doar 10-20% dintre pacienți rămân în viață.

„Plămânul artificial” este o pompă pulsatorie care furnizează aer în porții la o frecvență de 40-50 de ori pe minut. Un piston convențional nu este potrivit pentru aceasta; particulele din materialul pieselor sale de frecare sau o etanșare pot pătrunde în fluxul de aer. Aici și în alte dispozitive similare se folosesc burdufuri din metal ondulat sau din plastic - burduf. Purificat si adus la temperatura ceruta, aerul este alimentat direct in bronhii.

7. Oasele artificiale

Medicii de la Imperial College din Londra susțin că au reușit să producă un material osos care este cel mai asemănător ca compoziție cu oasele reale și are șanse minime de respingere. Noile materiale osoase artificiale constau de fapt din trei compuși chimici simultan, care simulează activitatea celulelor reale ale țesutului osos.

Medicii și specialiștii în protetică din întreaga lume dezvoltă acum noi materiale care ar putea servi ca înlocuitor complet pentru țesutul osos din corpul uman.

Cu toate acestea, până în prezent, oamenii de știință au creat doar materiale asemănătoare oaselor, care nu au fost încă transplantate în loc de oase reale, deși rupte. Principala problemă cu astfel de materiale pseudo-oase este că organismul nu le recunoaște ca fiind „native” tesuturi osoase si nu se intelege cu ei. Drept urmare, procesele de respingere la scară largă pot începe în corpul unui pacient cu oase transplantate, ceea ce, în cel mai rău caz, poate duce chiar la o eșec masiv a sistemului imunitar și la moartea pacientului.

proteze cerebrale

Protezele cerebrale sunt o sarcină foarte dificilă, dar realizabilă. Deja astăzi, este posibil să se introducă un cip special în creierul uman, care va fi responsabil pentru memoria pe termen scurt și senzațiile spațiale. Un astfel de cip va deveni un element indispensabil pentru persoanele care suferă de boli neurodegenerative. Protezele creierului sunt încă testate, dar rezultatele cercetărilor arată că omenirea are toate șansele să înlocuiască părți ale creierului în viitor.

mâini artificiale.

Mâinile artificiale în secolul al XIX-lea au fost împărțite în „mâni de lucru” și „mâni cosmetice”, sau articole de lux.

Pentru un zidar sau muncitor se limitau la a impune pe antebrat sau umar un bandaj dintr-un manșon de piele cu accesorii, de care era atașat o unealtă corespunzătoare profesiei de muncitor - clește, un inel, un cârlig etc. .

Mâinile artificiale cosmetice, în funcție de ocupație, stil de viață, grad de educație și alte condiții, erau mai mult sau mai puțin complexe. Mâna artificială ar putea fi sub forma uneia naturale, purtând o mănușă de puști elegantă, capabilă să producă o muncă fină; scrie și chiar amestecă cărți (cum ar fi celebra mână a generalului Davydov).

Dacă amputația nu a ajuns articulația cotului, apoi cu ajutorul unei mâini artificiale s-a putut reveni la funcția membrului superior; dar dacă brațul a fost amputat, atunci munca mâinii era posibilă numai prin intermediul unor aparate voluminoase, foarte complexe și solicitante.

Pe lângă acestea din urmă, artificiale membrele superioare constau din două mâneci din piele sau metal pentru braț și antebraț, care deasupra articulației cotului erau conectate mobil în balamale prin intermediul unor atele metalice. Mâna era realizată din lemn ușor și fie fixată pe antebraț, fie mobilă. Erau arcuri în articulațiile fiecărui deget; de la capetele degetelor pleacă șiruri intestinale, care erau conectate în spatele articulației încheieturii mâinii și continuau sub forma a două șireturi mai puternice, iar una, care trecea prin role prin articulația cotului, era atașată de arcul de pe umărul superior, în timp ce celălalt, deplasându-se tot pe bloc, s-a încheiat liber cu un ochi. Dacă vrei să ții degetele strânse cu un umăr extins, atunci acest ochi este atârnat de un nasture de pe umărul superior. Cu flexia voluntară a articulației cotului, degetele s-au închis în acest aparat și s-au închis complet dacă umărul a fost îndoit în unghi drept.

Pentru comenzile de mâini artificiale, a fost suficient să se indice măsurile lungimii și volumului ciotului, precum și al mâinii sănătoase și să se explice tehnica scopului pe care ar trebui să-l servească.

Protezele pentru mâini ar trebui să aibă toate proprietățile necesare, de exemplu, funcția de a închide și deschide mâna, de a ține și de a elibera orice din mâini, iar proteza ar trebui să aibă un aspect care reproduce cât mai aproape posibil membrul pierdut. Există mâini protetice active și pasive.

Numai copie pasivă aspect mâinile și cele active, care sunt împărțite în bioelectrice și mecanice, funcționează mult mai multe trăsături. Mâna mecanică reproduce destul de exact o mână reală, astfel încât orice amputat se poate relaxa printre oameni și poate, de asemenea, ridica un obiect și elibera. Bandajul, care este atașat de centura scapulară, pune peria în mișcare.

Proteza bioelectrică funcționează datorită electrozilor care citesc curentul generat de mușchi în timpul contracției, semnalul este transmis la microprocesor și proteza se mișcă.

picioare artificiale

Pentru o persoană cu o vătămare fizică extremitati mai joase Desigur, protezele de picior de calitate sunt importante.

De nivelul amputării membrului va depinde alegerea corectă a protezei, care va înlocui și chiar va putea restabili multe dintre funcțiile care erau caracteristice membrului.

Există proteze atât pentru tineri, cât și pentru bătrâni, precum și pentru copii, sportivi și cei care, în ciuda amputației, duc o viață la fel de activă. Proteză de inalta clasa constă dintr-un sistem de oprire, articulații ale genunchilor, adaptoare din material de înaltă clasă și rezistență sporită. De obicei, atunci când alegeți o proteză, cea mai mare atenție este acordată viitorului exercițiu fizic pacientului și greutatea corporală a acestuia.

Cu ajutorul unei proteze de înaltă calitate, o persoană va putea să trăiască ca înainte, cu puține sau deloc inconveniente și chiar să efectueze reparații în casă, să achiziționeze materiale de acoperiș și să facă alte tipuri de lucrări de rezistență.

Cel mai adesea, toate părțile individuale ale protezei sunt fabricate din cele mai durabile materiale, de exemplu, titan sau oțel aliat.

Dacă o persoană cântărește până la 75 kg, atunci sunt selectate proteze mai ușoare din alte aliaje. Există module mici special concepute pentru copiii de la 2 la 12 ani. Pentru multe persoane cu amputații, apariția firmelor de proteză și ortopedie care realizează proteze la comandă pentru brațe și picioare, realizează corsete, branțuri și dispozitive ortopedice a devenit o adevărată salvare.

Concluzie

Tehnologia medicală modernă vă permite să înlocuiți organele umane complet sau parțial bolnave. Un stimulator cardiac electronic, un amplificator de sunet pentru persoanele care suferă de surditate, o lentilă din plastic special - acestea sunt doar câteva exemple de utilizare a tehnologiei în medicină. Bioprotezele conduse de surse de alimentare miniaturale care răspund la biocurenții din corpul uman sunt, de asemenea, din ce în ce mai răspândite.

În timpul celor mai complexe operații efectuate asupra inimii, plămânilor sau rinichilor, o asistență neprețuită este oferită medicilor de „Aparatul de circulație artificială”, „Plămânul artificial”, „Inima artificială”, „Rinichiul artificial”, care preiau funcțiile de organele operate, permiteți o perioadă să-și suspende activitatea.

În acest fel, organe artificiale sunt de mare importanță în medicina modernă.

Lista literaturii folosite

1. Rinichiul artificial și aplicația sa clinică, M., 1961; Fritz K. W., Hämodialyse, Stuttg., 1966.

Buresh Ya. Metode de cercetare electrofiziologică. Mediana. M., 1973.

Transplantul de organe și țesuturi într-un centru științific multidisciplinar, Moscova, 2011, 420 pagini, ed. M.Sh. Khubutia.

Respingerea unei inimi transplantate. Moscova, 2005, 240 pag. Co-autori: V. I. Shumakov și O. P. Shevchenko.

Galletti P. M., Bricher G. A., Fundamentele și tehnicile circulației extracorporale, trad. din engleză, M., 1966

Când vine vorba de crearea în laborator organe umane capabil să îndeplinească funcțiile prescrise de natură în corpul uman, pe chipul majorității apare involuntar un rânjet sceptic. Cumva pare mai degrabă o fantezie.

Cu toate acestea, astăzi cultivarea de noi organe este realitatea cea mai obiectivă, la fel ca primii pacienți ale căror vieți au fost salvate datorită cele mai inedite operațiuni asupra transplanturilor de organe. Și aș dori să afirm cu mândrie că aceste studii de pionierat în domeniul medicinei regenerative se desfășoară aici, în Kuban.

Povestea unei persoane care a avut norocul să obțină toate informațiile din prima mână, vreau să o transmit fără tăieturi, ceea ce facem.

Paolo Macchiarini nu este doar un nume italian. Acest bărbat este un italian adevărat, cu temperamentul și emotivitatea inerente naționalității sale. Exprimându-și admirația, exclamă cu încântare: „Fantastic!!!”, trecând imediat la o exclamație disperată: „Ei așteaptă să mor!!!”, menționând colegii care simt un sentiment de enervare la superioritatea acestui lucru. persoană și așa mai departe continuând să împărtășească cu abnegație perspectivele ultimelor evoluții care dau speranță pentru salvarea de noi vieți umane.

Fiind participant la conferința de la Soci „Genetica îmbătrânirii și longevității”, la care au participat cei mai renumiți experți în acest domeniu din întreaga lume, Paolo Macchiarini s-a aflat într-o poziție mai avantajoasă, deoarece nu a fost nevoit să depășească cordoane, în ciuda faptului că este un specialist de scară universală.

De câțiva ani, această persoană este șeful Centrului de Medicină Regenerativă al Universității de Medicină Kuban. Pentru a obține acordul profesorului Macchiarini de a veni la muncă la Krasnodar, guvernul rus a alocat 150 de milioane de ruble pentru crearea centrului.

Profesorul notează cu recunoștință că, în timp ce lucrează în țara noastră, nu trebuie să caute oportunități pentru a rezolva problemele financiare și își folosește la maximum tot timpul și talentul pentru a salva viețile oamenilor.

Cum sunt făcute organele pentru transplant

Paolo Macchiarini este autorul și dezvoltatorul tehnologiei inovatoare de creștere a traheei, care, într-adevăr, este mândria și principala realizare a medicinei regenerative. În 2008, pentru prima dată în istoria omenirii, el a efectuat o operație de transplant de o pacientă cu o trahee crescută din propriile ei celule stem pe un cadru donator într-un bioreactor. Un an mai târziu, a fost efectuată o operație fenomenală, când organul a fost crescut în interiorul corpului pacientului fără utilizarea unui bioreactor. În 2011, profesorul Macchiarini a efectuat o operație fără precedent pentru a transplanta un organ uman creat complet în laborator pe un cadru artificial, când organele donatoare nu erau folosite.

Prima vizită a lui Macchiarini în Rusia a avut loc în 2010. Fundația Science for Life Extension l-a invitat să conducă o clasă de master despre medicina regenerativă. În același an, profesorul Macchiarini, pentru prima dată în Rusia, a efectuat un transplant de trahee unei tinere care fusese rănită într-un accident de mașină și își pierduse capacitatea de a vorbi și de a respira normal. Pacienta și-a recăpătat sănătatea, iar medicul italian a continuat să dezvolte medicina regenerativă în țara noastră, introducând constant ceva avansat. De exemplu, împreună cu o trahee crescută artificial, o parte a laringelui a fost transplantată unei persoane.

- Este greu de imaginat cum se poate reproduce un organ în mod autonom, în lipsa unei persoane?

„În cea mai mare parte, acest lucru nu se poate face. Având celulele unui adult, nu va fi posibil să crească un organ întreg fără un organ donator sau un cadru artificial.

Cum a fost procesul de pregătire a materialului când totul abia începea? A primit un organ donator. Donatorul poate fi un om sau un animal, cel mai adesea un porc. Acest organ a fost scufundat într-o soluție specială, unde țesuturile musculare au fost dizolvate, eliberându-l astfel de materialul genetic. Ca urmare, a rămas doar un cadru de țesut conjunctiv. Fiecare organ are un cadru care îi permite să-și mențină forma, așa-numita matrice extracelulară. Deși scheletul unui organ prelevat de la un porc obținut în acest fel, cu sistem imunitar o persoană nu intră în conflict, totuși, există pericolul pătrunderii accidentale a unui fel de virus, iar pentru musulmani această opțiune nu este acceptabilă din motive religioase. Deci organul ridicat de la persoana decedată era mai potrivit pentru obținerea unui cadru.

În 2011, a fost introdusă cea mai recentă tehnologie pentru crearea unui cadru artificial, care face posibil să se facă fără donatori, în principiu. Acest cadru este un tub realizat în conformitate cu dimensiunile individuale ale organului pacientului, realizat dintr-un material nanocompozit elastic și plastic. Acesta este un salt uriaș înainte. Primind un cadru artificial, nu este nevoie de donatori, iar toate întrebările de bioetică sunt imediat eliminate, mai ales când vine vorba de copii.

Dar o țeavă nu este o orgă. Cum să-l reînvie și să-l faci să funcționeze?

- În aceste scopuri, există un bioreactor.

„Ceva ca o bioimprimantă?”

- O bioimprimanta poate produce tesuturi sau vase simple, dar nu organe complexe. Bioreactorul este destinat reproducerii și creșterii celulelor, pentru care acolo sunt menținute condiții optime. Celulele din bioreactor sunt furnizate cu hrană, au capacitatea de a respira, iar produsele metabolice sunt îndepărtate de acolo. Din măduva osoasă a pacientului se izolează propriile celule, care sunt însămânțate pe schelă. Celulele stem de acest tip sunt capabile să se transforme în celule speciale ale organelor necesare. În două zile, cadrul este acoperit cu aceste celule, iar apoi, acționând asupra lor într-un anumit fel, celulele se transformă în celule traheale. Organul este pregătit pentru transplant și, deoarece este crescut din celulele proprii ale pacientului, nu este respins de organism.

- Dar nu ai de gând să te oprești doar la trahee, nu-i așa?

- În prezent este în curs de desfășurare un studiu pe animale al esofagului și diafragmei cultivate în laborator. În plus, este planificat, împreună cu Institutul Texas, să crească o inimă funcțională pentru prima dată în lume.

LA Teritoriul Krasnodar există o creșă specială de maimuțe pentru cercetări medicale. Pe ele se plănuiește testarea primei inimi sintetice. Având în vedere că în Rusia multe probleme se rezolvă mult mai ușor decât în ​​Occident sau în State, există o mare încredere că Rusia va deveni locul de naștere al primei inimi umane crescute în laborator.

- Și ce organe sunt cele mai solicitate?

- Nu există limită pentru perfecțiune și prostia umană. Cum să tratăm altfel cererea unui președinte al unei societăți homosexuale de a-i oferi un penis?

- Două penisuri - asta e un gând!

- Da, adevărul este că nu au fost doar două, din anumite motive nu a fost deloc unul. Doar că în penisuri nu sunt puternic. Apropo, cu uterul, de asemenea, nu a putut ajuta. La urma urmei, oamenii nu sunt doar chinuiți de boli, dar tot felul de idei nebunești nu le permit să trăiască în pace.

Centrul nostru nu funcționează cu aceste tendințe noi. Ceea ce au încercat a fost să crească testiculele, pentru că această problemă este foarte relevantă din cauza numărului mare de copii care au fost diagnosticați cu cancer testicular sau au anomalii congenitale. Cu toate acestea, celulele stem nu au putut fi convertite în celule testiculare, iar studiile s-au încheiat neconcludent.

Desigur, principalele eforturi ale centrului nostru vizează creșterea acelor organe, transplantul cărora va ajuta la salvarea unui număr maxim de oameni. În acest moment, unul dintre cele mai relevante proiecte este cultivarea diafragmei. Mii de copii se nasc fără acest organ și de aceea mor.

- Ce organe sunt cel mai greu de crescut?

- Cele mai dificile lucruri sunt cu inima, rinichii si ficatul, si nu pentru ca sunt greu de crescut. Astăzi, aproape toate organele pot fi cultivate, dar cum să le faci să funcționeze corect și să produci substanțele necesare organismului este încă o întrebare. Organele artificiale nu mai funcționează după câteva ore. Nu cunoaștem temeinic principiul muncii lor, acesta este tot motivul.

Dar este foarte posibil ca celulele stem să poată fi folosite pentru a restabili funcționarea organelor care necesită transplant. Începeți procesele interne de regenerare a organismului. Astăzi, acesta este visul meu cel mai prețuit, iar dacă această idee fantastică poate fi realizată, nu va mai fi intervenție chirurgicală și creșterea organelor, pentru că fiecare persoană are celule stem.

- Cât timp durează crearea unui organ sintetic?

- Timpul este proportional cu complexitatea organului. Patru zile sunt suficiente pentru trahee, trei săptămâni pentru inimă.

- Este posibil să crească un creier?

- Am astfel de intenții în viitor.

„La urma urmei, creierul are nenumărate conexiuni între neuroni. Cum să fii cu ei?

- Nu este atât de dificil, doar că trebuie să privești problema dintr-un unghi diferit. Este imposibil să înlocuiți complet creierul și nu se pune problema asta. Dar, dacă o persoană are o rănire la cap, o parte a creierului este deteriorată, dar persoana a supraviețuit. Această parte ruptă a creierului trebuie înlocuită cu un substrat care este proiectat să provoace creșterea neuronilor, atrăgându-i din alte părți ale creierului. După ceva timp, partea afectată a creierului va începe treptat să funcționeze și să dobândească conexiuni. Câți oameni ar putea scăpa de probleme!

Vise și dezamăgiri

- Cum reacţionează colegii la succesul tău?

- Acesta este un subiect dificil și este trist să vorbim despre el. Când o persoană face ceva ce nimeni altcineva din lume nu l-a făcut vreodată, el are mereu probleme. Trebuie să dureze mult timp până când ceva făcut pentru prima dată începe să fie perceput corespunzător. Înainte de asta, toată lumea tinde să critice, și destul de dur, considerând uneori acțiunile mele ca fiind aproape o nebunie. De multe ori oamenii sunt foarte geloși pe succesul colegilor: m-au atacat, au încercat să creeze condiții insuportabile pentru muncă, uneori folosind metode foarte murdare.

Ce este în viața ta personală și activitate profesională creează cea mai mare provocare?

- Dacă îmi iei viața personală, atunci pur și simplu nu există. Munca nu este cea mai grea parte. Este mai greu să faci față atacurilor constante ale colegilor, geloziei lor ireprimabile. Lipsa respectului elementar și a relațiilor pur umane este extrem de deprimantă. Se pare că nu există nimic în lume decât competiție. Am publicat zeci de articole în reviste științifice, dar se pare că nimeni nu le citește, continuând să susțină că nu există dovezi ale rezultatelor noastre. Toți cei din jur sunt atenți doar la critici din orice motiv.

Această gelozie este cea care îmi creează principalele dificultăți. Simt constant o presiune sălbatică din toate părțile. Evident, aceasta este soarta tuturor pionierilor. Dar știu că vom salva viețile oamenilor și sunt gata să suport orice atac pentru asta.

- Tu ai vreun vis?

- În ceea ce privește viața personală, visez să-mi iau câinele iubit, să mă urc într-o barcă și să plec spre o insulă pustie, astfel încât nimic să nu-mi amintească de această lume. Cât despre muncă, visez să salvez oameni fără a apela la operație, ci doar folosind terapia celulară. Ar fi într-adevăr fantastic!

- Când va deveni disponibilă majorității populației din țările dezvoltate tehnologia de creare a organelor artificiale?

- În ceea ce privește traheea, tehnologia de creștere a acestui organ a fost practic perfecționată. Dacă se vor continua studiile clinice în Kuban, atunci în câțiva ani vor fi adunate suficiente date care să demonstreze siguranța și eficacitatea metodelor pe care le-am dezvoltat și vor fi folosite peste tot. Depinde mult de numărul de pacienți și de o serie de alți factori. Voi continua evoluțiile legate de cultivarea diafragmei, esofagului și inimii. Sper că totul va merge mult mai repede în Rusia, așa că aveți puțină răbdare și veți afla în curând singuri.

În urma a patru competiții menite să atragă oameni de știință de renume mondial în universitățile ruse, 163 de specialiști străini și autohtoni au câștigat megagranturi alocate de guvernul rus.

Anul trecut au creat un embrion - o încrucișare între un porc și un om, anul acesta au plasat celule umane într-un embrion de oaie. Celulele stem sunt reprogramate în diverse altele, fac retina ochiului, mușchii și orice altceva din piele, cresc modele de organe pe cipuri mici - de ce este nevoie de toate acestea? Ce beneficii poate aduce o astfel de cercetare pacientului obișnuit?

Viitorul transplantului

Beneficiile sunt cu adevărat uriașe. Niciunul dintre noi nu este imun la boli și răni, al căror rezultat poate fi eșecul unuia sau altui organ. Oamenii nu sunt salamandre sau viermi și nici măcar nu sunt capabili să crească o coadă, ca să nu mai vorbim de un nou cap.

Peștele-zebră se poate recupera în urma leziunilor cardiace, dar noi nu suntem ei, regenerarea noastră, din păcate, lasă de dorit, așa că pentru sute de mii de oameni singura modalitate de a obține o inimă, plămâni sau ficat care funcționează acum este un transplant de organ dintr-un donator.

Destinatari - sute de mii. Donatorii - mult mai puțin potriviți pentru o anumită persoană - sunt extrem de puțini. Dacă în cazul unui rinichi, donatorul poate fi în viață (și, să zicem, o rudă, există o mulțime de astfel de cazuri), atunci cu o inimă, de exemplu, acest lucru nu va mai funcționa. Sute de oameni mor în fiecare zi doar pentru că nu a putut fi găsit donatorul potrivit. De aceea, cercetarea în creșterea organelor artificiale este esențială.

Dar embrionii de animale?

Știința este încă foarte, foarte departe de a dezvolta noi organe direct în interiorul pacienților, dar modificarea embrionilor de animale este deja disponibilă. Primele himere vii (așa-numitele organisme în care coexistă material genetic de la diferiți zigoți, iar zigotul este ceea ce se obține după întâlnirea celulelor germinale) au arătat că celulele umane ar putea bine să crească în corpul unui animal.

Embrionii de porc au început să formeze organe, inclusiv inima și ficatul. Se pare că, cu reglajul fin, este posibil să crească un organ uman în interiorul unui animal nu numai teoretic, ci și practic, iar acum s-a dovedit că acest lucru se poate întâmpla și cu oile. Astfel, organele artificiale sunt o chestiune de timp.

Adevărat, destul de îndepărtat, deoarece experții nu și-au dat seama încă cum să conducă această orchestră celulară, iar problemele etice care apar în procesul unor astfel de modificări sunt destul de complexe. Specialiștii trebuie să se gândească nu numai la organele în sine, ci și la cum să rămână pe margine și să nu facă un porc sau o oaie prea uman.

Desigur, acesta nu va fi un hibrid de tip Minotaur (nimeni nu va crește pur și simplu acest lucru, nu există proști, iar dacă există, vor fi bătuți rapid în coarne), dar acum concentrația de celule umane în embrioni (care, desigur, au fost distruse după studiu doar pentru a evita excesele ) - unul din 10 mii, dar ar trebui să fie - 1 din 100 sau poate chiar mai mult. În general, nu este încă clar cum să configurați mecanica fină, dar este deja clar că acest lucru este posibil în principiu.

Biotehnologia actuală permite multe. Se știe, de exemplu, că unii experți au creat un sistem vascular care este potențial util pentru organele artificiale prin „descheletizarea” unei frunze de spanac. Toate celulele vegetale au fost curățate, iar baza rămasă a fost populată cu celule umane.

Alți cercetători au realizat un material din care în viitor se va putea realiza, de exemplu, plasturi pentru inimă după un atac de cord: țesutul artificial se poate micșora și conduce electricitatea. Aici, probabil, nu este nevoie să explicăm nimic - și este clar de ce este nevoie de un astfel de plasture.

Cu toate acestea, o persoană nu va trăi printr-un singur transplant. Organele artificiale sau chiar mini-versiunile lor - copii mai mici complet funcționale - au o altă funcție importantă. Ele pot fi folosite pentru a testa efectul noilor medicamente și pentru a simula cursul bolilor fără a implica oamenii în cercetare.

Se face o muncă colosală în această direcție - de exemplu, din inimi de șobolan ei știu deja să facă modele reduse ale celor umane, curățându-le de celulele animale și populându-le, respectiv, cu celule. Homo sapiens, a creat mini-stomac, mini-plămâni, mini-rinichi și chiar un model al sistemului reproducător feminin, care, după unele rafinament, poate fi folosit potențial pentru medicina personalizată - pentru a-l popula cu celulele unui anumit pacient și a vedea cum vor funcționa medicamentele ei.

Toate acestea sună destul de futurist, dar țineți minte - în urmă cu doar 30 de ani era imposibil să ne gândim măcar la smartphone-uri și computere puternice, dar acum? La începutul secolului trecut nu existau antibiotice - acum există multe tipuri de ele. Dar ce să spun, oamenii au făcut deja un transplant de cap - totuși, până acum fără succes, dar înainte de asta era chiar imposibil de imaginat. Deci viitorul este deja aici - astăzi.

Ksenia Yakushina

Fotografie istockphoto.com

Evseeva Ekaterina Andreevna

Capitolul 1. Istoria creării organelor artificiale și dezvoltarea modernului stiinta biologica in aceasta directie

Capitolul 2. Organe artificiale moderne, materiale pentru realizarea lor

Capitolul 3. Atitudinea publicului față de organele artificiale

Capitolul 4. Semnificația practică a organelor artificiale și tendința de dezvoltare a științei ruse în această direcție

Descarca:

Subtitrările diapozitivelor:

Instituția de învățământ municipală -Școala secundară nr. 3 din Atkarsk
Autor: Evseeva Ekaterina, elevă în clasa a 11-a
mijloc școală gimnazială Nr. 3 Atkarsk
Conducător: Natalya Vladimirovna Kuznetsova, profesor de biologie și chimie, școala secundară nr. 3, Atkarsk
Atkarsk 2012
sau
Trata
înlocui un organ? Aflați când au apărut primele încercări de a recrea organe umane. Vorbește despre organele artificiale moderne. Afișează „plusurile” și „minusurile” organelor artificiale. Pentru a dezvălui principiul aplicării practice a organelor artificiale. Efectuați anchete sociologice și identificați atitudini oameni moderni la introducerea organelor artificiale în organism. Pentru a identifica tendințele în dezvoltarea științei biologice în direcția creării de organe artificiale în Rusia.
Dezvoltarea dispozitivelor care pot prelua funcțiile organelor corpului uman este una dintre direcțiile de conducere Medicină modernă.
Istoria dezvoltării organelor artificiale are mai mult de o duzină de ani. Pentru a crea „piese de schimb” - înlocuitori pentru organele naturale - oamenii se străduiesc de mult timp.
Primele dezvoltări științifice în acest domeniu datează din 1925, când S. Bryukhonenko și S. Cechulin (oameni de știință sovietici) au efectuat un experiment cu un dispozitiv staționar capabil să înlocuiască inima.
Figura 2. Bryukhonenko Sergey Sergeevich
1925 este considerat a fi punctul de plecare în istoria dezvoltării organelor artificiale.
În 1936, omul de știință S. Bryukhonenko dezvoltă independent un oxigenator - un dispozitiv care înlocuiește funcția pulmonară.
La începutul anului 1937, V. Demikhov a făcut prima probă de inimă implantabilă și a testat-o ​​pe un câine.
În 1943, omul de știință olandez W. Kolf dezvoltă primul aparat de hemodializă, adică primul rinichi artificial.
În 1953, J. Gibbon, un om de știință din Statele Unite, în timpul unei operațiuni pe inima de om pentru prima dată folosește cu succes o inimă și plămâni staționari artificiale.
În 1969, D. Liotta și D. Cooley au fost primii care au testat o inimă artificială implantabilă în corpul uman.
În 2007, a fost stabilit un record pentru speranța de viață a unui pacient cu plămâni complet artificiali (dar staționari): 117 zile.
În 2008, pentru prima dată în istorie, medicii susțin viața unui pacient cu refacere artificială simultană a funcției cardiace și pulmonare timp de 16 zile, în așteptarea unei inimi donatoare.
Industria biologică modernă a atins apogeul. Apar tot mai multe aparate și dispozitive noi, a căror dezvoltare nu durează decenii, ci luni. Dacă mai devreme crearea cyborgilor a fost doar un basm, atunci invențiile moderne îl fac îndoielnic.
Un profesor de la Universitatea din Carolina de Sud, după cercetări îndelungate, a creat un cip care poate înlocui hipocampul, partea a creierului responsabilă pentru memoria pe termen scurt și orientarea spațială.
Oamenii de știință germani de la Institutul de Biochimie Max Planck, după cercetări îndelungate, au reușit să combine celulele creierului vii cu un cip semiconductor.
Și compania californiană Neuropace a dezvoltat un dispozitiv de stimulare electrică pentru epileptici, numit „neurostimulator al răspunsurilor”
Un grup de specialiști din consorțiul Bionic Vision Australia și-au prezentat ochiul bionic la Universitatea din Melbourne
Dar abordarea britanicilor, care au dezvoltat tehnologia BrainPort, este fundamental diferită de toate cele descrise mai sus în ceea ce privește metoda de transfer de informații.
Primul grup - persoane de la 16 la 25 de ani. Al doilea grup - de la 26 la 45 de ani. Numărul de participanți în fiecare grup este de 30 de persoane. Sondajul a constat din următoarele întrebări: Ce părere aveți despre organele artificiale? Crezi că organele artificiale pot prelungi viața omului? Cum ați răspunde la întrebarea: „Tratați sau înlocuiți un organ”?
Dezvoltarea și crearea de organe artificiale în principalele țări occidentale este unul dintre principalele programe de stat.
Toți acești ani de muncă la creație și aplicare clinică organele artificiale din țările lider și, în special, din Rusia, nu numai că nu s-au oprit, ci au primit finanțare prioritară. Astăzi, această zonă combină cele mai recente dezvoltări și tehnologii biomedicale și tehnice din lume, inclusiv cu implicarea în crearea lor. ultimele realizări complex militar-industrial. Impulsul îl reprezintă profiturile incredibile ale pieței și cererea nelimitată de evoluții pe piața medicală. Principalele domenii medicale pentru care se realizează dezvoltări sunt cardio - boli vasculare, Diabet, oncologie, traumatologie.
înlocui un organ?
sau
Trata
Cred că în viitor, omenirea fie va îmbunătăți organele existente în prezent, fie va găsi o modalitate alternativă de a rezolva această problemă. Și cine știe, poate până la sfârșitul secolului 21 oamenii vor avea posibilități nelimitate, iar cyborgii vor deveni nu un basm, ci o realitate foarte reală. Obiectivele stabilite de mine la începutul proiectului au fost atinse. Au fost descoperite noi cunoștințe științifice. S-au obţinut rezultate practice, utile. Acest proiect poate fi aplicat în timpul lecțiilor, seminariilor, ca ghid de studiu.
Concluzie:
Referințe: Bryukhonenko S.S., Chechulin S.I. (1926), Experimente privind izolarea capului de câine (cu o demonstrație a dispozitivului) // Proceedings of the II All-Union Congress of Physiologists. - L .: Glavnauka.Demihov V.P. (1960), Transplantul de organe vitale în experiment. - M.: MedgizGrishmanov V.Yu., Lebedinsky K.M. (2000). alimentatie artificiala: concepte și posibilități // World of Medicine (3-4). Shutov EV (2010). Dializa peritoneală – М.

Previzualizare:

Introducere

Capitolul 1. Istoria creării organelor artificiale și dezvoltarea științei biologice moderne în această direcție

Capitolul 2. Organe artificiale moderne, materiale pentru realizarea lor

Capitolul 3. Atitudinea publicului față de organele artificiale

Capitolul 4. Semnificația practică a organelor artificiale și tendința de dezvoltare a științei ruse în această direcție

Concluzie

Aplicații

Introducere

În secolul al XX-lea, industria științifică și-a asumat noi priorități. Lumea modernă necesită rezolvarea multor probleme: tratamentul bolilor mortale, reînnoirea celulelor corpului uman, descifrarea codului genetic. Cu toate acestea, există o altă problemă - capacitatea de a „uza” organele umane. Organele artificiale sunt o modalitate alternativă de a rezolva această problemă. Acum întrebarea este: „Tratați sau înlocuiți organul?” - este un avans în știința biologică. Proiectul meu are ca scop studierea acestei probleme și în acest sens, mi-am propus următoarele sarcini:

1. Aflați când au apărut primele încercări de a recrea organe umane
2. Vorbiți despre organele artificiale moderne
3. Explicați principiul selectării materialelor pentru crearea lor
4. Arătați avantajele și dezavantajele organelor artificiale
5. Pentru a dezvălui principiul aplicării practice a organelor artificiale
6. Efectuați anchete sociologice și identificați atitudinea oamenilor moderni față de introducerea organelor artificiale în organism
7. Pentru a identifica tendințele în dezvoltarea științei biologice în direcția creării de organe artificiale în Rusia.

Dezvoltarea dispozitivelor care pot prelua funcțiile organelor corpului uman este una dintre cele mai avansate domenii ale medicinei moderne. Corpul are multe funcții: motorii, senzoriale, intelectuale și altele.

Dar un loc special printre funcțiile corpului uman îl ocupă funcția de susținere a propriei vieți. Dacă nu este implementat, atunci nu are rost să vorbim despre implementarea altor funcții. Organele critice pentru viață sunt plămânii, inima, rinichii, sistemele vasculare și digestive, ficatul și alte componente. Deja astăzi există echipamente capabile să reînnoiască funcțiile majorității principalelor organe de susținere a vieții pentru o lungă perioadă de timp. De exemplu, durata maximă de viață a unei persoane cu inimă artificială asistată este de 9 ani, durata maximă de viață cu rinichi artificiali este de 40 de ani, durata maximă de viață a unui pacient alimentat cu un IV (bypassing). tract gastrointestinal) de peste 30 de ani. Rezultatele pentru alte organe sunt încă mai modeste, dar există progrese și asupra lor.

Sunt interesat de acest subiect din mai multe motive. În primul rând, una dintre rudele mele, care a avut un accident de mașină, are un singur rinichi care funcționează pe deplin. A fost informat că un rinichi artificial i-ar putea fi implantat în viitor. Cu toate acestea, acest lucru va necesita câțiva ani de cercetare. M-a interesat principiul înlocuirii organelor reale cu unele artificiale. În al doilea rând, anul acesta voi intra la Universitatea Medicală de Stat din Moscova la „Departamentul de Transplantologie și Organe Artificiale” și voi conecta viața cu acest tip de activitate. În al treilea rând, acest subiect este destul de relevant astăzi. La urma urmei, crearea de organe artificiale vă permite să extindeți și să salvați viața umană.

1. Istoria creării organelor artificiale și dezvoltarea științei biologice moderne în această direcție.

Istoria dezvoltării organelor artificiale are mai mult de o duzină de ani. Pentru a crea „piese de schimb” - înlocuitori pentru organele naturale - oamenii se străduiesc de mult timp. Chiar și acum 2.000 de ani, istoricul grec Herodot a vorbit despre un războinic care și-a tăiat un picior înlănțuit pentru a scăpa din captivitate și, timp de mulți ani, a mers apoi cu un picior de lemn. Și în timpul săpăturilor din apropierea orașului italian Capua, arheologii au găsit piciorul de bronz al unui legionar roman, care l-a înlocuit pe cel pe care l-a pierdut într-una dintre bătăliile de acum mai bine de 1.500 de ani. În Evul Mediu, membrele artificiale - protezele au început să fie mobile.

Primele dezvoltări științifice în acest domeniu datează din 1925, când S. Bryukhonenko și S. Cechulin (oameni de știință sovietici) au efectuat un experiment cu un dispozitiv staționar capabil să înlocuiască inima (Anexa 1). Concluzia acestui experiment a fost următoarea: capul câinelui, separat de corp, dar conectat la plămânii donatorului și un nou aparat, este capabil să rămână viabil timp de câteva ore, rămânând conștient și chiar mâncând. 1925 este considerat a fi punctul de plecare în istoria dezvoltării organelor artificiale.

În 1936, omul de știință S. Bryukhonenko dezvoltă independent un oxigenator - un dispozitiv care înlocuiește funcția pulmonară. Din acest moment, este teoretic posibil să se mențină un ciclu complet de susținere a vieții pentru capete de animale separate timp de până la câteva zile. Cu toate acestea, în practică, acest lucru nu poate fi realizat. Sunt dezvăluite multe deficiențe ale echipamentelor: distrugerea globulelor roșii, umplerea sângelui cu bule, cheaguri de sânge, Risc ridicat infectii. Din acest motiv, prima utilizare a dispozitivelor similare pe oameni este amânată cu încă 17 ani.

La începutul anului 1937, V. Demikhov a făcut prima probă de inimă implantabilă și a testat-o ​​pe un câine. Dar scăzut specificații Noul dispozitiv vă permite să îl utilizați continuu doar o oră și jumătate, după care câinele moare.

În 1943, omul de știință olandez W. Kolff a dezvoltat primul aparat de hemodializă, adică primul rinichi artificial. Un an mai târziu, el folosește deja dispozitivul în practica medicală, susținând viața unui pacient cu un grad extrem de insuficiență renală timp de 11 ore.

În 1953, J. Gibbon, un om de știință din Statele Unite, a folosit pentru prima dată cu succes inimi și plămâni staționari artificiali în timpul unei operații asupra inimii umane. De atunci, aparatele staționare inimă-plămâni au devenit o parte integrantă a chirurgiei cardiace.

În 1963, R. White a menținut viabilitatea unui creier individual de maimuță timp de aproximativ 3 zile.

În 1969, D. Liotta și D. Cooley au fost primii care au testat o inimă artificială implantabilă în corpul uman. Inima ține pacientul în viață timp de 64 de ore în așteptarea unui transplant uman. Dar la scurt timp după transplant, pacientul moare.

În următoarele decenii, dezvoltarea de noi dispozitive nu este realizată. Erorile invențiilor anterioare sunt eliminate.

În 2007, a fost stabilit un record pentru speranța de viață a unui pacient cu plămâni complet artificiali (dar staționari): 117 zile.

În 2008, pentru prima dată în istorie, medicii susțin viața unui pacient cu refacere artificială simultană a funcției cardiace și pulmonare timp de 16 zile, în așteptarea unei inimi donatoare. În același an, oamenii de știință de la Universitatea din California anunță lansarea primului rinichi artificial portabil din lume. Pe lângă aceste rezultate, în 2008 există evoluții semnificative în dezvoltarea altor organe artificiale și părți ale corpului. Așadar, Touch Bionics a creat o mână protetică revoluționară extrem de realistă.

În 2010, primul rinichi bionic implantabil a fost dezvoltat la Universitatea din California, care nu a fost încă adus în producție în masă (Anexa 2).

2. Organe artificiale moderne, materiale pentru crearea lor.

Industria biologică modernă a atins apogeul. Apar tot mai multe aparate și dispozitive noi, a căror dezvoltare nu durează decenii, ci luni. Dacă mai devreme crearea cyborgilor a fost doar un basm, atunci invențiile moderne îl fac îndoielnic.

Prima zonă de dezvoltare a organelor artificiale se referă la zona creierului uman, ale cărui posibilități nu sunt pe deplin înțelese. Cu toate acestea, anumite manipulări cu creierul sunt efectuate, în principal cu scopul de a vindeca boli. Un profesor de la Universitatea din Carolina de Sud, după cercetări îndelungate, a creat un cip care poate înlocui hipocampul, partea a creierului responsabilă pentru memoria pe termen scurt și orientarea spațială. Deoarece hipocampul este adesea afectat de boli neurodegenerative, acest cip, care este în prezent supus unor teste de laborator, poate deveni un lucru indispensabil în viața multor pacienți.

Oamenii de știință germani de la Institutul de Biochimie Max Planck, după cercetări îndelungate, au reușit să combine celulele creierului vii cu un cip semiconductor. Importanța descoperirii constă în faptul că această tehnologie face posibilă creșterea unor benzi foarte subțiri de țesut pe un cip, drept urmare va permite observarea foarte detaliată a interacțiunii tuturor celulelor nervoase între ele prin detectarea semnalelor. trimise de celule prin sinapse.

Și compania californiană Neuropace a dezvoltat un dispozitiv de stimulare electrică pentru epileptici, numit „neurostimulator al răspunsurilor” (Anexa 3). Principiul de funcționare este că dispozitivul restricționează fluxul de impulsuri necontrolate în timpul crizelor folosind descărcări electrice dintr-o sursă externă. Neuropace a fost testat pe sute de pacienți, cu un rezultat satisfăcător văzut la aproape jumătate.

Un alt domeniu pentru introducerea organelor artificiale este aparatul ocular. Există multe opțiuni pentru a crea ochi artificiali.

Un grup de specialiști din consorțiul Bionic Vision Australia și-au prezentat ochiul bionic la Universitatea din Melbourne (Anexa 4). Testele de laborator sunt deja în curs de desfășurare și se așteaptă o implementare mai răspândită până în 2013.

Oamenii de știință de la Universitatea din California au reușit să creeze o proteză care poate îndeplini funcțiile retinei. În această etapă a testării, o persoană este capabilă să vadă doar o imagine neclară, dar perspectivele ulterioare sunt destul de pozitive. Această proteză este concepută astfel: pe rama ochelarilor este fixată o cameră, prin care imaginea este transmisă direct neuronilor supraviețuitori din retină. Pentru a converti semnalul video de intrare în impulsuri care pot fi percepute celule nervoase, a trebuit să dezvolt un convertor special hardware-software.

De remarcat faptul că calitatea vederii oferită de tehnologia utilizată în toate dispozitivele menționate mai sus depinde direct de numărul de electrozi sensibili la lumină din implant. Dacă în stadiul actual sunt doar 60 dintre ei, atunci în viitorul apropiat se preconizează că acest număr va fi crescut la 1000, ceea ce va îmbunătăți radical percepția - nu doar transmiterea punctelor de lumină, ci și informarea mult mai completă a unei persoane despre ceea ce este. care se întâmplă în jur.

Dar abordarea britanicilor, care au dezvoltat tehnologia BrainPort, este fundamental diferită de toate cele descrise mai sus în ceea ce privește metoda de transfer de informații. Ideea este că o persoană ar trebui să înceapă să vadă cu ajutorul limbajului (Anexa 5).

Partea exterioară a dispozitivului, ca de obicei, include o mică cameră video montată în rama ochelarilor și un convertor care convertește semnalul. Cu toate acestea, în loc de electrozi implantați în retină și transmiterea datelor către nervii optici, BrainPort este echipat cu un tub mic cu un transmițător dreptunghiular care trebuie plasat pe limbă. Ii sunt transmise impulsuri electrice și, în funcție de intensitatea lor, o persoană poate recunoaște prezența obstacolelor în cale.

Următorul domeniu în care organele artificiale sunt folosite destul de des este aparatul auditiv uman. Din fericire, spre deosebire de vedere, restaurarea parțială și chiar completă a auzului este mai ușor de implementat, așa că au existat Aparate auditive sau, științific, implanturi cohleare. Principiul funcționării lor este simplu: folosind un microfon situat în spatele urechii, semnalul audio este transmis către a doua parte a dispozitivului, care stimulează nervul auditiv - de fapt, aparatul auditiv crește volumul sunetului perceput.

De exemplu, profesorul Miriam Farst-Yust de la Școala de Inginerie Electrică de la Universitatea Tel Aviv a dezvoltat un nou tip de aplicație software numit Clearcall. Acest program este conceput special pentru implanturi cohleare și aparate auditive și vă permite să auziți sunetele mai clar în locuri zgomotoase, să recunoașteți vorbirea și, de asemenea, să filtrați zgomotul de fundal. Pentru ca o persoană să perceapă sunetele în mod normal, Clearcall lucrează cu propria sa bază de date de sunete, rezultând cea mai precisă filtrare a zgomotului străin și amplificarea semnalelor „utile”.

În ceea ce privește materialele pentru crearea organelor artificiale, polimerii sunt utilizați în principal. De exemplu, polietilena de joasă densitate și policaprolactama sunt folosite pentru a crea produse care vin în contact cu țesuturile corpului. Policarbonatul este folosit pentru a crea corpul și părți ale ventriculilor și stimulatoarelor cardiace. Floroplast-4 este utilizat pentru proteze ale vaselor de sânge și valvelor cardiace. Metacrilatul de polimetil este utilizat pentru a crea piese pentru dispozitive pentru rinichi artificiali și inimă-plămân. Adezivul cianoacrilat este folosit pentru a crea îmbinări fără sudură. În ceea ce privește avantajele și dezavantajele organelor artificiale moderne, putem spune următoarele:

Pro:

1. Abilitatea de a salva viata umanaîn cazurile de aşteptare a unui organ donator
2. Un număr mare de dezvoltări și îmbunătățiri ale organelor artificiale existente în prezent
3. Posibilitatea de a salva o viață umană în cazul pierderii unui organ real (implanturi, proteze)
4. Capacitatea de a înlocui un organ nefuncțional de la naștere (orbire)

Minusuri:

1. Risc mare la introducerea unui nou organ
2. Costul scump al organelor artificiale
3. Lipsa unui nivel suficient de dezvoltare a științei biologice moderne în această direcție

Astfel, rezumând cele de mai sus, putem spune că știința biologică modernă se dezvoltă activ în această direcție.

3. Atitudinea publicului față de organele artificiale

După cum știți, atitudinea față de știință nu a fost niciodată clară. În istoria dezvoltării umane, nu a existat niciodată un singur punct de vedere, atât asupra originii omului, cât și asupra beneficiului inovațiilor științifice. Am realizat un sondaj în rândul a 2 grupuri sociologice. Primul grup - persoane de la 16 la 25 de ani. Al doilea grup - de la 26 la 45 de ani. Numărul de participanți în fiecare grup este de 30 de persoane. Sondajul a constat din următoarele întrebări:

1. Ce părere aveți despre organele artificiale?
2. Crezi că organele artificiale pot prelungi viața omului?
3. Cum ați răspunde la întrebarea: „Tratați sau înlocuiți un organ”?

Am prezentat rezultatele sondajului sub formă de diagrame (Anexa 6)

Astfel, pe baza acestor diagrame, vedem că persoanele în vârstă sunt cel mai disprețuitoare față de organele artificiale. Iar generația tânără, dimpotrivă, crede că organele artificiale sunt viitorul omenirii. Atitudinea față de dezvoltarea științei biologice în această direcție este ambiguă. Cu toate acestea, după ce am făcut multe cercetări cu privire la această problemă, cred că organele artificiale vor ajuta în cele din urmă la prelungirea vieții unei persoane, vor ajuta să facă față defectelor și bolilor congenitale.

4. Semnificația practică a organelor artificiale și tendința de dezvoltare a științei ruse în această direcție

Dezvoltarea și crearea de organe artificiale în principalele țări occidentale este unul dintre principalele programe de stat. În Statele Unite, acest program se află în permanență sub patronajul președinților țării. Investițiile totale în aceste țări doar de capitalul privat în diverse domenii ale programului se ridică la miliarde de dolari anual. În același timp, acestea oferă investitorilor rentabilitate stabilă imediată și garantează perspective politice și economice de încredere.

Majoritatea organelor artificiale sunt acum un lux. Excepțiile de la aceasta sunt protezele și protezele auditive. Asadar, majoritatea experimentelor si dezvoltarilor de organe artificiale au loc in prezent in strainatate, in tari europene, in SUA. Dar, cu toate acestea, Rusia modernă încearcă să țină pasul cu vremurile. În țara noastră, dezvoltările biologice din acest domeniu al științei sunt din ce în ce mai finanțate, se deschid tot mai multe departamente noi care au ca scop formarea unor oameni de știință de înaltă calificare în această direcție. În Rusia, această direcție a primit sprijinul statului în 1974 după încheierea Acordului interguvernamental de cooperare între URSS și SUA în domeniul creării unei inimi artificiale.

În cadrul Comitetului de Stat al URSS pentru Știință și Tehnologie, a fost creată o Comisie interdepartamentală, care a dezvoltat un program cuprinzător de cercetare și dezvoltare de doi ani, finanțat integral.

Din păcate, finalizarea nereușită a cooperării cu privire la programul de inimă artificială, reducerea ulterioară a finanțării, slăbirea interesului conducerii țării pentru continuarea acesteia și schimbările economice și politice care au avut loc în țară în anii 1990 au oprit aproape complet munca. in aceasta directie. Dezvoltat în Rusia stadiul inițial relaţiile de piaţă sălbatice au reorientat interesele specialiştilor către transplantul de organe vitale. În același timp, nu a fost luată în considerare experiența occidentală a transplantului modern, unde, alături de practica clinică bine organizată (de exemplu, sistemul Eurotransplant) și protejată legal de transplant de organe vitale (inima, rinichi, ficat, pancreas). , plămâni) la pacienţii nevoiaşi, s-a observat dezvoltarea sectorului criminal al transplantologiei.

În toți acești ani, lucrările privind crearea și utilizarea clinică a organelor artificiale în țările lider și, în special, în Statele Unite, nu numai că nu s-au oprit, dar au primit finanțare prioritară. Astăzi, această direcție combină cele mai recente dezvoltări și tehnologii biomedicale și tehnice mondiale, inclusiv implicarea celor mai recente realizări ale complexului militar-industrial în crearea acestora. Impulsul îl reprezintă profiturile incredibile ale pieței și cererea nelimitată de evoluții pe piața medicală. Principalele domenii medicale pentru care se realizează dezvoltări sunt bolile cardiovasculare, diabetul zaharat, oncologia și traumatologia.

5. Concluzie

Rezumând cele de mai sus, aș dori să spun că problema dezvoltării și utilizării organelor artificiale este destul de controversată. Nu există un punct de vedere unic asupra acestei probleme. Nu există o singură tehnologie de producție și evoluții în acest domeniu, ceea ce are un efect pozitiv asupra dezvoltării științei biologice. Problema utilizării viitoare a organelor artificiale rămâne controversată. Dar personal, cred că în viitor umanitatea fie va îmbunătăți organele existente în prezent, fie va găsi o modalitate alternativă de a rezolva această problemă. Și cine știe, poate până la sfârșitul secolului 21 oamenii vor avea posibilități nelimitate, iar cyborgii vor deveni nu un basm, ci o realitate foarte reală. Obiectivele stabilite de mine la începutul proiectului au fost atinse. Au fost descoperite noi cunoștințe științifice. S-au obţinut rezultate practice, utile. Acest proiect poate fi aplicat în timpul lecțiilor, seminariilor, ca suport didactic.

Lista literaturii folosite

1. Bryukhonenko S.S., Cechulin S.I. (1926), Experimente privind izolarea capului de câine (cu o demonstrație a dispozitivului) // Proceedings of the II All-Union Congress of Physiologists. - L .: Glavnauka, - S. 289-290
2. Demikhov V.P. (1960), Transplantul de organe vitale în experiment. - M.: Medgiz
3. Grishmanov V.Yu., Lebedinsky K.M. (2000). Nutriția artificială: concepte și posibilități // World of Medicine (3-4), 26-32 p.
4. Shutov EV (2010). Dializa peritoneală - M - 153 s
5. Resurse de internet: