Press "Enter" to skip to content

Biofabrication | Naomi Paxton | TEDxUniversityofWürzburg


la biofabbricazione è un nuovo potente
area di ricerca scientifica e nel prossimo
pochi anni rivoluzionerà
assistenza sanitaria come la conosciamo mentre parliamo
ricercatori di biofabbricazione tutt’intorno
il mondo sta usando la stampa 3d per
creare parti del corpo umano e non solo
modelli o protesi che stanno creando
strutture biologiche completamente funzionali
che sarà in grado di riparare sostituire e
ripristinare interi tessuti e organi umani
saranno fatti su misura per l’esatto
forma e dimensioni per adattarsi a ciascun individuo
persona quindi incontriamo John qui chi
purtroppo ha avuto una bicicletta terribile
incidente usando la scansione medica a 3d
il modello della ferita di John può essere creato su
il computer viene quindi inviato a
stampante 3d biofabbricazione specializzata a
l’impalcatura può ora essere fatta strato per strato
che supporterà meccanicamente il
ferita mentre guarisce
anche le celle di un paziente possono essere aggiunte
al patibolo in quel modo le cellule lo faranno
iniziare a crescere all’interno del costrutto e
sostituire il tessuto una volta che lo scaffold è
impiantato di nuovo in John la volontà delle cellule
iniziare a ripristinare l’osso perso e il
scaffold si dissolverà nel tempo nel giusto
alcuni anni l’infortunio di John sarà
completamente riparato e questo è solo uno dei
i modi in cui speriamo la biofabbricazione
rivoluzionerà il trattamento di no
solo lesioni come quelle di John ma anche quelle
insufficienza d’organo e perdita di tessuto come a
risultato di lesioni genetiche alla nascita
o malattie come il cancro
quindi la biofabbricazione è una novità
campo di ricerca solo un bambino davvero dentro
l’albero genealogico della scienza
le discipline infatti sono fondamentalmente le
bambino di tre ricerche preesistenti
campi di ingegneria dei tessuti e
la medicina rigenerativa ha in gran parte il
stessi obiettivi della biofabbricazione ma loro
concentrarsi sulla costruzione biologica di
tessuti che usano cellule e biologici
molecole seminate su prefabbricati
scaffolds o matrici e insieme questi
crescere e svilupparsi in biologico
strutture in parallelo stampa 3d ha
stato rapidamente crescente in popolarità in a
vasta gamma di industrie intorno al
gli architetti del mondo usano la stampa 3d
per creare modelli in scala dei loro disegni
mentre persino la NASA si sta specializzando
stampanti 3d in metallo per creare parti per
i loro motori a razzo ci sono un numero
di aspetti della stampa 3d che sono più
attraente per l’ingegneria dei tessuti e
medicina rigenerativa e hanno guidato
il crossover di stampa 3D in
campo della biofabricazione stampa 3d come a
la tecnica strato per strato ha l’ abilità
per fabbricare i minimi dettagli sia sul
dentro e fuori da una struttura
parti interconnesse possono essere fatte in un colpo solo
senza la necessità di ulteriori assemblaggi
e, soprattutto, la stampa 3d è un
tecnica additiva quindi solo l’esatta
quantità di materiale richiesta per a
la struttura viene aggiunta e ciò consente di risparmiare
spreco di materiale così da creare un 3d
oggetto stampato hai bisogno prima di un computer
questo modello può essere basato su disegni di questo tipo
come schizzi di ingegneria o immagini
dati da una fotocamera in biofabrication
i dati della scansione medica vengono utilizzati per creare e
progettare gli impianti cosa significa questo
che ogni parte stampata può essere
personalizzato e pianificato prima che venga inviato
alla stampante 3d questi campi di ricerca
sono convergenti al momento ottimale in
questa eccitante ricerca multidisciplinare
campo che ha fatto enormi progressi in
solo l’ ultimo decennio
in futuro speriamo che questo
la tecnologia sarà disponibile in
ospedali in tutto il mondo per creare
3d stampato funzionale on-demand umano
tessuti e organi per rapido
trapianto per trattare una vasta gamma di
difetti in America quasi un centinaio e
ventimila persone sono attualmente
elencato sul trapianto di organi in attesa
elencare ciascuna di queste persone richiede a
organo salvavita un cuore un fegato o un
rene per sostituire il loro che potrebbe essere
danneggiato o malato ma solo l’anno scorso
31.000 trapianti sono stati eseguiti a
infatti sono morte 22 persone in lista d’attesa
ogni giorno dove non potevano ottenere il
donazione di organi salvavita di cui avevano bisogno
quindi come può la biofabbricazione aiutare a immaginare a
futuro dove in ogni ospedale e
sala operatoria in tutto il mondo a 3d
la stampante è installata pronta per la fabbricazione
un cuore personalizzato un polmone o un
il pancreas si adatta ad ogni paziente che ne ha bisogno
nel 2011 il professor Anthony Atala è famoso
3d ha stampato un rene umano dal vivo sul palco
durante la sua presentazione TED questo è così
un fantastico esempio di alcuni dei
ricerca fatta in tutto il mondo per
rendere questa visione una realtà
come John dal nostro esempio precedente molti
persone in tutto il mondo soffrono di
significativa perdita di tessuto in molti pazienti
a chi sono diagnosticati determinati tipi di
il cancro potrebbe dover avere grandi porzioni
di tessuto rimosso per distruggere il cancro
e per prevenire l’ulteriore diffusione di
malattia per esempio persone diagnosticate
con il cancro al seno potrebbe dover avere
grandi quantità di tessuto mammario rimosso
oppure ossa in caso di cancro alle ossa
in futuro ci auguriamo che questi pazienti
avrà accesso a 3d personalizzati
pezzi di tessuto stampati questi scaffold
ripristinerà il tessuto perso e
guarire completamente i difetti di questi pazienti
ora questo non è solo importante per il
funzionalità di tessuti come le ossa per
esempio che deve essere forte e sano
quindi possiamo muoverci ma il psicologico
gli effetti della perdita di tessuto possono avere un maggiore
impatto sulla salute mentale di una persona
fiducia e il loro senso di identità
in particolare per i difetti più visibili
come quelli nella regione del viso
la capacità di ripristinare completamente questi
difetti utilizzando materiali specifici del paziente
può avere un impatto enorme su a
la qualità della vita del paziente un’altra
esempio di come sta andando la biofabbricazione
avere un impatto così importante è il
trattamento di condizioni comuni molti di noi
in questa stanza potrebbe sapere che qualcuno potrebbe essere un
genitore o un nonno che ha dovuto
avere un ginocchio o una protesi d’ anca in molti
casi questa operazione viene eseguita come a
risultato di una condizione degenerativa che
colpisce la cartilagine nelle nostre articolazioni
la cartilagine è molto scivolosa
sostanza che aiuta le nostre articolazioni a muoversi
senza problemi ma nei casi in cui il
la cartilagine è così danneggiata l’intera articolazione
deve essere sostituito con un grande metallo
impianti nel futuro biofabrication
i ricercatori sperano che questi pazienti
sarà in grado di ricevere un 3d stampato
pezzo di tessuto cartilagineo questo impalcatura
ripristinerà questo rivestimento articolato scivoloso
e lasciare i pazienti completamente
Giunti funzionanti di nuovo così ora possiamo
guarda come avrà la biofabbricazione
un tale impatto importante sulla sanità siamo
spero che salverà vite fornire un
risposta immediata per i pazienti che
richiedere una donazione di organi e migliorare
la qualità della cura di coloro che soffrono
da malattie o traumi così potresti essere
chiedendo dove mi adatti alla foto
della ricerca sulla biofabbricazione che ho fatto
studiando biofabrication per due anni
ora in un programma di master specializzato
Sono venuto qui in Germania fino in fondo
da Australia a studiare in una delle
i migliori laboratori al mondo da sviluppare
nuovi modi per stampare 3d ossa e cartilagini
tessuti ma io non sono un biologo
o un chimico o un medico che ho
una laurea in fisica quindi cosa posso fare?
portare in tavola in una bio-fabbricazione
laboratorio qui nel burg di Bert che ho imparato
qualcosa di abbastanza cruciale da studiare
biofabrication
la maggior parte dei biologi non sa come scrivere
codice che è il linguaggio delle stampanti 3d
parlare ma molti fisici e
i matematici non hanno idea di come
tenere in vita le cellule non so come
sintetizzare nuovi materiali per sospendere e
sostenere le cellule in polimero complesso
reti ma i miei colleghi di chimica
ho bisogno del mio aiuto per programmare una stampante 3d a
distribuire più materiali allo stesso tempo
tempo per creare strutture tissutali complesse
è questo approccio multidisciplinare a
ricerca sulla biofabbricazione che credo
è il motivo per cui il campo ha
sviluppato così rapidamente e guiderà da a
ricerca di fabbricazione nel futuro così
qui è un giorno tipico nel laboratorio qui a
l’ università di Würzburg mia corrente
il progetto di ricerca è alla stampa 3d
impalcature della cartilagine alla fine
migliorare la funzione articolare per fare questo un utente
stampante 3d biofabbricazione specializzata
che può prima stampare un meccanico
impalcatura fatta da un biodegradabile
polimero biocompatibile e nella pausa a
materiale specializzato chiamato idrogel
è depositato che può contenere il
le stesse cellule del paziente per farlo
ricerca lavoro a stretto contatto con a
numero di altri membri del team in primo luogo
i biologi estraggono e crescono attentamente
le cellule cartilaginee vengono quindi caricate
in un idrogel che è fatto da
i chimici poi prendo questo idrogel e
caricarlo nel nostro bioprinter 3d in primo luogo
fare quella struttura di supporto meccanico
e poi nelle zampe l’idrogel
contenenti cellule in definitiva le cellule
sarebbe cresciuto in tutto il patibolo e
si trasformerebbe in cartilagine funzionale
tessuto è il mio lavoro per assicurarmi che il
La stampante 3D stampa questo costrutto
correttamente ho bisogno di assicurarmi che
abbastanza idrogel riempie completamente il
pori che l’intero costrutto
è meccanicamente abbastanza forte da
resistere alle forze in una gamba umana e
che le cellule sopravvivono alla stampa
il processo di studio della biofabbricazione non lo è
solo applicando la mia fisica e matematica
formazione ma anche apprendimento e adattamento
lavorare con altri scienziati e
ingegneri che ognuno ha il suo unico
prospettiva e approccio alla soluzione di alcuni
di queste sfide complesse in modo
la biofabbricazione ha fatto passi da gigante
avanti solo nell’ultimo decennio e ora
abbiamo tutte le attrezzature di cui abbiamo bisogno
affrontare alcuni dei più grandi assistenza sanitaria
sfide nel mondo ma ci sono
ancora un numero di ostacoli da superare
Mi piacerebbe parlare di tre principali
sfide che affrontiamo
biofabbricazione prima di questa tecnologia
può essere introdotto nella routine clinica
utilizzare la prima di queste sfide è il
concetto di izzazione vascolare questo è il
rete di rifornimento di sangue che collega tutto
dei nostri tessuti e organi nel nostro corpo
praticamente tutti i tessuti e gli organi devono
essere collegato a questo afflusso di sangue a
assicurarsi che le cellule siano alimentate e
che i rifiuti possono essere rimossi distanza e questo
vale per i costrutti bio fabbricati
così anche loro devono essere collegati
a questo afflusso di sangue per accertarsene
le cellule ottengono i nutrienti di cui hanno bisogno
regrow un buon esempio di una soluzione per
questo problema richiede l’ input di tutti
di queste scienze e ingegneria
discipline ho parlato di nuovo
Stampanti 3d sviluppate dagli ingegneri
la capacità di fabbricare una rete sottile
di tubi in tutto un bio fabbricato
costruire in queste celle speciali tubi
può crescere e svilupparsi in vasi sanguigni
il materiale che è stato stampato può quindi
essere lavato fuori dalla struttura e questo
lascia una bella rete di pori tutto il
via attraverso il costrutto che lo farebbe
quindi essere collegato alla fornitura di sangue
andando avanti , continua così
approccio multidisciplinare a da a
fabbricazione che è una delle chiavi
ragioni per cui il campo si è sviluppato così
rapidamente usando questa collaborazione
approccio vediamo come ogni pezzo del
puzzle è stato sviluppato in parallelo a
diavolo questa tecnologia verso la routine
uso clinico la seconda grande sfida
Mi piacerebbe parlare di estensioni all’esterno
del laboratorio di scienze il quadro legale
per la regolamentazione dei dispositivi medici
e materiali e tecnologie
biofabrication ha reso sostanziale
progressi verso gli studi clinici ma
questa tecnologia non potrà mai essere
utilizzato negli ospedali senza l’approvazione
delle agenzie governative come la
Commissione europea o Food and Drug
Amministrazione in America che da vicino
controllare e regolare l’uso di
strumenti per le opzioni di trattamento dei materiali e
dispositivi per assicurarsi che vengano utilizzati
in modo sicuro e appropriato fino al
ora la regolazione dei dispositivi medici non ha avuto
fare con il concetto di 3d stampato
costrutti che contengono anche a
materiali biologici propri del paziente in
infatti la biofabbricazione cade proprio attraverso
le crepe del legale esistente
biofabbricazione leader nel settore
i ricercatori hanno identificato questo come uno
delle principali sfide che potrebbero
interrompere la traduzione di
biofabricazione in uso clinico di routine
questo fatto ferisce questa sfida è essere
affrontato da ricercatori e medici
aziende di dispositivi in ​​collaborazione con
politici che governano i politici
agenzie e avvocati la sfida finale
Mi piacerebbe parlarti di è un
sfida etica diciamo tra dieci anni
tempo abbiamo la possibilità di fabbricare
qualsiasi tessuto o organo umano e lo farà
ripristinare completamente la funzione del
tessuto o organo danneggiato ora diciamo
dopo un incidente ho bisogno di un nuovo paio di
polmoni ma forse non voglio la sostituzione
quelli come i miei vecchi polmoni
forse non hanno funzionato molto bene o io
aveva l’asma forse mi piacerebbe un polmoni migliori
polmoni come Michael Phelps che lasceranno
mi trattengo più a lungo e pompare di più
ossigeno attraverso il mio corpo
che dire dei polmoni anche meglio di così
cosa succede se possiamo creare muscoli che sono
cuori due volte più forti che non mancano mai
o ossa infrangibili
la domanda è come definiamo l’essere
umana e abbiamo il diritto di non
basta sostituire e ripristinare ma anche
migliorare la funzione dei tessuti umani
e gli organi che usano la biofabbricazione questo è
una domanda che certamente non conosco
rispondere a, ma è un notevole etico
problema per le generazioni future di affrontare
fino ad allora ci auguriamo il potere di
la ricerca sulla biofabbricazione ci porterà
la capacità di trattare tutti sul
liste d’attesa per trapianti d’ organo
ossa malate e cartilagine e ripristino
la funzione delle articolazioni nervose e
muscoli per migliorare e salvare
le vite di milioni di persone in giro
il mondo grazie
[Applausi]
Please follow and like us:

Be First to Comment

Lascia un commento