Biofabrication | Naomi Paxton | TEDxUniversityofWürzburg

биообработка — мощный новый
области научных исследований и в следующем
за несколько лет он произведет революцию
здравоохранения , как мы знаем , как мы говорим
исследователи биообработки вокруг
мир использует 3D — печать на
создавать части тела человека, а не просто
модели или протезирование, которые они создают
полностью функциональные биологические структуры
которые смогут ремонтировать замену и
восстановить целые ткани и органы человека
они будут выполнены на заказ
формы и размера для каждого
Итак, давайте встретимся с Джоном, который
к сожалению, был ужасный велосипед
случай с использованием медицинского сканирования 3d
модель травмы Джона может быть создана на
компьютер затем отправляется на
3d-принтер для биообработки
эшафот теперь можно сделать слоем за слоем
который будет механически поддерживать
травма, вызванная лечением
также могут быть добавлены собственные клетки пациента
к эшафоту таким образом клетки будут
начинают расти внутри конструкции и
замените ткань после того, как эшафот
имплантированный обратно в Джон, клетки будут
начать восстанавливать потерянную кость и
леса будут растворяться с течением времени
в течение нескольких лет травма Джона будет
полностью исправлено, и это только один из
способы , которые мы надеемся biofabrication
будет революционизировать лечение не
только травмы, такие как Джон, но также
органной недостаточности и потери ткани в виде
результат травм генетических врожденных дефектов
или заболевания, такие как рак
поэтому биообработка является совершенно новым
исследовательской области просто ребенок действительно в
генеалогическое древо
дисциплин на самом деле это в основном
ребенок из трех уже существующих исследований
инженерии тканей и
регенеративная медицина в значительной степени
те же цели, что и биообработка, но они
сосредоточиться на биологическом построении
ткани, использующие клетки и биологические
молекулы, высеянные на сборные
каркасов или матриц и вместе
расти и развиваться в биологические
структуры в параллельной 3d-печати
быстро растет в популярности в
широкий спектр отраслей промышленности вокруг
мировые архитекторы используют 3d- печать
создавать масштабные модели своих проектов
в то время как даже НАСА использует специализированные
3d- принтеры для создания деталей для
их ракетных двигателей есть ряд
аспектов трехмерной печати, которые являются наиболее
привлекательной для тканевой инженерии и
регенеративной медицины и
кроссовер 3d печати в
поле биообработки 3d-печать как
поэтапная техника обладает способностью
изготовить мелкие детали как на
внутри и снаружи структуры
блокирующие детали могут быть сделаны за один раз
без необходимости дальнейшей сборки
и, самое главное, 3D-печать — это
аддитивной техники, поэтому только точный
количество материала, необходимого для
структура добавляется, и это экономит
потери материала, чтобы создать 3d
вам нужно сначала компьютер
модель может быть основана на чертежах, таких как
как инженерные эскизы или изображения
данные с камеры в биообработке
данные медицинского сканирования используются для создания и
дизайн имплантатов, что это означает
что каждая напечатанная часть может быть
настраиваться и планироваться до его отправки
к 3D-принтеру эти области исследований
сходятся в оптимальное время в
это захватывающее многодисциплинарное исследование
поле, которое добилось значительных успехов в
только последнее десятилетие
в будущем мы надеемся, что это
технологии будут доступны в
больниц по всему миру , чтобы создать
функциональный по требованию 3d печатный человек
тканей и органов для быстрого
трансплантации для лечения широкого спектра
дефектов в Америке почти сто и
двадцать тысяч человек в настоящее время
перечисленные на пересадке органов
список каждого из этих людей требует
спасательный орган сердце печень или
почки, чтобы заменить их, которые могут быть
поврежден или больной, но только в прошлом году
31 000 пересадок были выполнены в
факт смерти 22 человек в списках ожидания
каждый день, когда они не могли получить
донорство пожертвований, необходимых для жизни
так как биообработка может представить себе
будущее, где в каждой больнице и
хирургия во всем мире 3d
принтер готов к изготовлению
персонифицированное сердце легкое или
поджелудочная железа подходит каждому пациенту, который нуждается в
в 2011 году профессор Энтони Атала лихо
3d напечатал человеческую почку, живущую на сцене
во время презентации TED это
фантастический пример некоторых из
исследование проводится по всему миру
сделать это видение реальностью
как Джон из нашего предыдущего примера, многие
люди во всем мире страдают от
значительная потеря ткани у многих пациентов
которые диагностируются с определенными типами
рак может иметь большие порции
ткани удалены, чтобы уничтожить рак
и для предотвращения дальнейшего распространения
болезнь, например, людей, диагностированных
с раком молочной железы, возможно, придется
удалено большое количество молочной железы
или кости в случае рака кости
в будущем мы надеемся, что эти пациенты
будет иметь доступ к персонализированному 3d
напечатанные кусочки ткани эти леса
восстановит утраченную ткань и
полностью исцелить эти дефекты пациента
теперь это не только важно для
функциональность тканей, таких как кости для
пример, который должен быть сильным и здоровым
поэтому мы можем двигаться, но психологический
эффекты потери ткани могут иметь
влияют на психическое здоровье человека
уверенность и чувство идентичности
особенно для более видимых дефектов
как и в области лица , имеющие
возможность полностью восстановить эти
дефекты с использованием материалов, специфичных для пациента
может оказать огромное влияние на
качество жизни пациента другое
пример того, как происходит биообработка
иметь такое большое влияние является
лечение совместных состояний многих из нас
в этой комнате, возможно, кто-то может быть
родитель или прародитель , который должен был
иметь колено или тазобедренный сустав во многих
случаев эта операция выполняется как
результат дегенеративного состояния, которое
влияет на хрящ в наших суставах
хрящ — сильный скользкий
вещество, которое помогает нашим суставам двигаться
гладко , но в тех случаях , когда
хрящ настолько поврежден весь сустав
должен быть заменен большим металлом
имплантаты будущего биообработки
исследователи надеются, что эти пациенты
смогут получать 3D-распечатку
кусок ткани хряща этот эшафот
восстановит это скользкое соединение
и оставить пациентов полностью
так что теперь мы можем
посмотреть, как будет расти биообработку
такое большое влияние на здравоохранение мы
надеюсь , что он сохранит жизнь обеспечить
немедленный ответ для пациентов, которые
требуют донорства органов и улучшения
качество ухода за теми, кто страдает
от заболеваний или травм , так что вы могли бы быть
интересно, где я вписываюсь в картину
исследований биообработки я был
изучение биообработки в течение двух лет
теперь в специализированной магистерской программе
Я приехал сюда всю Германию
из Австралии, чтобы учиться в одном из
передовые лаборатории в мире для разработки
новые способы 3d-печати кости и хряща
ткани, но я не биолог
или химиком или врачом, у меня есть
физическая степень, чтобы я мог
принести к столу в био-изготовлении
лаборатория здесь, в Берте, я узнал
что-то очень важное для изучения
biofabrication
большинство биологов не знают, как писать
код, который является языком 3D-принтеров
говорят, но большинство физиков и
математики не имеют понятия, как
держать клетки живыми, я не знаю, как
синтезировать новые материалы для приостановки и
поддерживать клетки в сложном полимере
сетей, но мои коллеги по химии
нужна моя помощь для программирования 3D-принтера для
распределять несколько материалов на одном и том же
время создания сложных структур ткани
это многодисциплинарный подход к
исследование биообработки, которое я считаю
является причиной того, что поле
так быстро развивается и
исследования изготовления в будущем так
вот типичный день в лаборатории здесь
Университет Вюрцбурга, мой нынешний
исследовательский проект — трехмерная печать
хрящевые леса в конечном итоге
улучшить функцию суставов , чтобы сделать это пользователю
специализированный 3d-принтер для биообработки
который может сначала напечатать механический
каркас, сделанный из биоразлагаемого
биосовместимого полимера и в паузе a
специализированный материал, называемый гидрогелем
, который может содержать
собственные клетки пациента, чтобы сделать это
Я работаю очень тесно с
количество других членов команды
биологи извлекают и тщательно растут
хрящевые клетки затем загружаются
в гидрогель, который получают путем
химиков, я беру этот гидрогель и
загрузите его в наш 3d-биопринтер до первого
сделать механическую опорную конструкцию
а затем в лапы гидрогель
содержащих клетки, в конечном счете, клетки
будет расти по всему эшафоту и
это превратилось бы в функциональный хрящ
Это моя работа, чтобы убедиться, что
3D-принтер печатает эту конструкцию
правильно, мне нужно убедиться, что
достаточный гидрогель полностью заполняет
поры, что вся конструкция
механически достаточно силен
противостоять силам в человеческой ноге и
что клетки выживают при печати
Процесс изучения биообработки не
только применяя мою физику и математику
обучения, а также обучения и адаптации
работать с другими учеными и
инженеры, у каждого из которых есть свои уникальные
перспективы и подход к решению некоторых
из этих сложных проблем , с тем
биообработка сделала массовые прыжки
вперед только в последнее десятилетие и сейчас
у нас есть все необходимое оборудование для
решать некоторые из самых больших проблем здравоохранения
вызовы в мире, но есть
по-прежнему существует ряд препятствий для преодоления
Я хотел бы поговорить о трех основных
проблемы, с которыми мы сталкиваемся
биообработка перед этой технологией
могут быть введены в обычные клинические
использование первой из этих проблем —
Концепция сосудистой
сеть кровоснабжения, которая соединяет все
наших тканей и органов в нашем организме
практически все ткани и органы должны
к этому кровоснабжению
убедитесь , что клетки питаются и
что отходы могут быть удалены , и это
справедливо для биоподготовленных конструкций
также они должны быть связаны
к этому кровоснабжению, чтобы убедиться, что
клетки получают питательные вещества, которые им необходимы для
наглядный пример решения
эта проблема требует ввода всех
этой науки и техники
дисциплины Я говорил о новых
3D-принтеры, разработанные инженерами,
возможность изготовить тонкую сетку
труб по всей биоподготовке
построить в этих трубах специальные ячейки
может расти и развиваться в кровеносные сосуды
материал, который был напечатан, может затем
быть вымытым из структуры, и это
оставляет тонкую сеть пор всего
через конструкцию, которая
затем подключаться к кровоснабжению
продвигаясь вперед, это продолжается
междисциплинарный подход к мимо
изготовление, которое является одним из ключевых
причины, по которым поле
быстро используя это совместное
мы видим, как каждая часть
головоломка разрабатывается параллельно
черт возьми эту технологию к рутинной
клиническое использование второй серьезной проблемы
Я хотел бы поговорить о том, что выходит за пределы
научной лаборатории — правовая основа
для регулирования медицинских приборов
и материалы и технологии
биообработка существенно
прогресс в клинических испытаниях, но
эта технология никогда не сможет быть
используется в больницах без одобрения
таких руководящих органов, как
Европейская комиссия или продовольствие и наркотики
Администрация в Америке, которая
контролировать и регулировать использование
инструменты для обработки материалов и
устройства, чтобы убедиться, что они используются
в безопасном и надлежащем порядке до
теперь регулирование медицинского устройства не было
делать с концепцией 3D-печати
конструкции, которые также содержат
собственные биологические материалы пациента
факт биообработки падает прямо через
трещины существующих правовых
рамочная мировая биообработка
исследователи определили это как один
ключевых проблем, которые могли бы
нарушить перевод
биообработка в рутинное клиническое использование
это больно
исследователи и медицинские
устройств в сотрудничестве с
политиков, определяющих политику
агентства и юристы — последняя задача
Я хотел бы поговорить с вами о
этический вызов , скажем, через десять лет
время у нас есть возможность сфабриковать
любой человеческой ткани или органа, и это будет
полностью восстановить функцию
скажем, поврежденная ткань или орган
после аварии мне нужна новая пара
легких, но, возможно, я не хочу замены
такие, как мои старые легкие
возможно, они не очень хорошо работали или я
Астма, может быть, мне хотелось бы лучше легких
легких, таких как Майкл Фелпс, которые позволят
я держу дыхание дольше и накачиваю больше
кислород через мое тело
как насчет легких даже лучше, чем
что, если мы сможем создать мышцы, которые
вдвое сильнее сердец, которые никогда не терпят неудачу
или нерушимые кости
вопрос заключается в том, как определить
человек и мы имеем право не
просто замените и восстановите, но также
улучшить функцию тканей человека
и органы, использующие биообработку, это
вопрос, который я, конечно, не знаю
ответ на это, но является значительным этическим
вопрос для будущих поколений для решения
до тех пор мы надеемся, что сила
исследования биообработки приведут нас
способность лечить всех на
списки пересадки органов
больные кости и хрящ и восстановление
функции нервов суставов и
мышцы, чтобы в конечном итоге улучшить и сохранить
жизни миллионов людей вокруг
мир спасибо
[Аплодисменты]