Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Drukarka do... komórek

Recommended Posts

Japoński naukowiec pracuje nad udoskonaleniem interesującej maszyny. Przypomina ona zwykłą drukarkę atramentową, lecz różni się od niej istotną cechą: zamiast atramentu, "pluje"... komórkami. Co więcej, z biegiem czasu robi to coraz lepiej, a jej dzieła są coraz bardziej złożone. 

Twórcą urządzenia jest prof. Makoto Nakamura, pracownik Uniwersytetu Toyama. Jego dzieło, obecnie będące wciąż na wczesnym etapie rozwoju, ma docelowo wyrzucać z siebie tysiące komórek na sekundę. Co ważne, cały proces już teraz zachodzi z zadziwiającą precyzją, pozwalającą na układanie komórek w uporządkowane struktury.

Choć do momentu opracowania modelu zdolnego do wytworzenia kompletnego organu miną zapewne lata, postęp pracy Japończyka i prezentowana przez niego wizja medycyny przyszłości już dziś robią wrażenie. Byłoby to podobne do budowania ogromnego drapacza chmur w skali "mikro", z użyciem różnych rodzajów komórek i innych materiałów zamiast stalowych belek, betonu i szkład, tłumaczy prof. Nakamura.

Sama idea "drukowania" organów ma już kilka lat, lecz prace naukowca z Toyamy są doskonałą prezentacją postępu, jaki można było w ostatnim czasie zaobserwować. Dzięki dopracowaniu mechanizmu oraz jego sterowania udało mu się zbudować m.in. rurkę o średnicy jednego milimetra, której ścianki są zbudowane z dwóch warstw zbudowanych z różnych typów komórek. Innym osiągnięciem prof. Nakamury jest stworzenie kanalika wykonanego z tzw. hydrożelu, którego średnica odpowiada średnicy ludzkiego włosa.

Rozwój technologii tworzenia organów in vitro jest atrakcyjny z kilku powodów. Po pierwsze, pozwala na rozwiązanie problemu niedostatecznej podaży organów nadających się do przeszczepu. Wraz z rozwojem nowej technologii wystarczyłoby pobrać od pacjenta odpowiednią pulę komórek (lub wyhodować je z komórek macierzystych), a następnie "wydrukować" z nich nowy, prawidłowo funkcjonujący organ.

Kolejną zaletą takiego podejścia byłoby niemal całkowite wyeliminowanie ryzyka odrzucenia przeszczepu w wyniku działania układu odpornościowego. Dzieje się tak, ponieważ przeszczep autologiczny, tzn. taki, którego biorca jest jednocześnie dawcą, jest traktowany jak własny narząd. Pozwala to na uniknięcie konieczności stosowania terapii immunosupresyjnej, blokującej niepożądane reakcje odpornościowe.

Badania japońskiego naukowca, z wykształcenia pediatry, trwają już od kilku lat. Jak tłumaczy, nie mógł siedzieć bezczynnie i patrzeć na śmierć małych pacjentów cierpiących z powodu wad serca: po prostu musiałem patrzeć, jak umierają. Lekarze nie mogli stosować na nich terapii, które nie są opisane w podręcznikach. Zacząłem więc wierzyć, że medycyna rozwinie się i uratuje więcej żyć w przyszłości. Jak wyznaje, jego największym marzeniem jest opracowanie drukarki zdolnej do "wydrukowania" kompletnego, prawidłowo działającego serca.

Pomysł na wykorzystanie drukarki powstał mniej więcej w roku 2002 roku. Badacz zaobserwował wówczas, że kropelki atramentu wytwarzane przez typową drukarkę mają wielkość podobną do rozmiaru pojedynczych komórek. Nie czekając długo, naukowiec kupił prostą drukarkę firmy Epson i zaczął na niej eksperymentować.

Po pewnym czasie okazało się, że dysze drukarki zapychają się po przepuszczeniu przez nie nietypowego materiału. Uzyskanie wsparcia od producenta sprzętu nie było łatwe, lecz ostatecznie udało się dopracować kształt i rozmiar dysz tak, by "wypluwanie" komórek było łatwiejsze. 

Do rozwiązania pozostał jeszcze jeden problem: śmierć komórek z wysuszenia. Udało się jednak znaleźć rozwiązanie tego problemu. Jak się okazało, do zapewnienia komórkom przeżycia wystarczyło otoczenie ich ochronną warstewką alginianu sodu. Dodatkowo, utworzona struktura jest nawilżana roztworem chlorku wapnia, co zapewnia komórkom warunki pozwalające na przetrwanie.

Niezwykła drukarka pozwala obecnie na wytwarzanie rurek z prędkością około 1,5 centymetra na minutę. Oczywiście jest to wciąż zbyt mało, by produkować kompletne organy, lecz prace nad udoskonaleniem procedury wciąż trwają.

Jak zaznacza prof. Nakamura, całkowicie wykluczone jest wykorzystanie opracowywanej technologii do jednego z dwóch celów: tworzenia sztucznych mózgów lub nowych form życia. Jak wyznaje, nie tworzę wizji produkowania nadludzkich cyborgów. Chodzi tylko o istnienia, które można uratować, jeżeli dostępne będą organy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

A czego oczekujesz, artykułu bez komentarza samych autorów? Wtedy zwykle pojawia się opinia, że brak jakiegokolwiek nawiązania do wypowiedzi naukowca obniża wiarygodność tekstu. I jak tu dogodzić?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      System inspirowany klockami lego może usprawnić naprawę kości i tkanek miękkich. Drukowane w 3D elementy stanowią rusztowanie. Wielkość każdego z nich to ok. 15 mm3. Zgłoszone w urzędzie patentowym [modułowe] rusztowanie jest łatwe w zastosowaniu; klocki mogą być składane jak lego i budowane w niezliczonych konfiguracjach (w grę wchodzi więc dopasowanie do stopnia złożoności i wielkości danego uszkodzenia) - opowiada dr Luiz Bertassoni z Oregon Health & Science University (OHSU).
      Naukowcy podkreślają, że poskładane "mikroklatki" pozwalają na lepszą naprawę kości niż dotychczasowe metody. Obecnie chirurdzy ortopedzi naprawiają złożone złamania, implantując stabilizujące metalowe pręty i płytki. Później wykorzystują biokompatybilne rusztowania z proszkami lub pastami sprzyjającymi gojeniu.
      W nowym systemie bloczki z zagłębieniami można wypełnić niewielką ilością żelu z różnymi czynnikami wzrostu i precyzyjnie umieścić jak najbliżej miejsca, gdzie są potrzebne. Badania zademonstrowały, że w porównaniu do zastosowania tradycyjnych materiałów rusztowaniowych, umieszczenie klocków przy naprawianych kościach szczurów korzystnie wpływa na angiogenezę (powstawanie nowych naczyń).
      Technologia mikroklatek drukowanych w 3D poprawia gojenie, stymulując wzrost komórek właściwego typu w odpowiednim miejscu i czasie. W każdym z bloczków można umieścić inny czynnik wzrostu, pozwalając na bardziej precyzyjną i szybszą naprawę tkanki - wyjaśnia dr Ramesh Subbiah z OHSU.
      Modułowe rozwiązanie da się dopasować do niemal każdej przestrzeni. Naukowcy przekonują, że ich system znajdzie zastosowanie np. w przypadku kości operowanych ze względu na proces nowotworowy czy podczas wzmacniania kości żuchwy/szczęki przed wstawieniem implantów stomatologicznych.
      Zmieniając skład wykorzystanych materiałów, można by też odbudowywać tkanki miękkie. Oprócz tego akademicy zastanawiają się nad zastosowaniem metody do uzyskiwania narządów do przeszczepu (to, oczywiście, w odleglejszej przyszłości).
      Bertassoni planuje przetestować możliwości technologii w zakresie naprawy bardziej złożonych złamań kości u szczurów lub większych zwierząt.
      Szczegółowe wyniki badań ukazały się w piśmie Advanced Materials.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Doktor Julian Allwood i doktorant David Leal-Ayala z Univeristy of Cambridge udowodnili, że możliwe jest usunięcie toneru z papieru, który został zadrukowany przez drukarkę laserową. W procesie usuwania papier nie zostaje poważnie uszkodzony, dzięki czemu tę samą kartkę można wykorzystać nawet pięciokrotnie. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości powstaną urządzenia, które będą potrafiły zarówno drukować jak i czyścić zadrukowany papier.
      „Teraz potrzebujemy kogoś, kto zbuduje prototyp. Dzięki niskoenergetycznym skanerom laserowym i drukarkom laserowym ponowne użycie papieru w biurze może być opłacalne“ - mówi Allwood.
      Niewykluczone, że nowa technika nie tylko przyniesie korzyści finansowe firmom i instytucjom, ale również przyczyni się do ochrony lasów, redukcji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń, do których dochodzi w procesie produkcji papieru i jego pozbywania się, czy to w formie spalania, składowania czy recyklingu.
      Naukowcy, dzięki pomocy Bawarskiego Centrum Laserowego, przetestowali 10 różnych konfiguracji laserów. Zmieniano siłę impulsów i czas ich trwania, używając laserów pracujących w ultrafiolecie, podczerwieni i w paśmie widzialnym. Podczas eksperymentów pracowano ze standardowym papierem Canona pokrytym czarnym tuszem z drukarki laserowej HP. Takie materiały i sprzęt są najbardziej rozpowszechnione w biurach na całym świecie.
      Po oczyszczeniu z druku, papier był następnie analizowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, który pozwalał zbadać jego kolor oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
      Wstępne analizy wykazały, że rozpowszechnienie się techniki oczyszczania i ponownego wykorzystywania papieru może o co najmniej połowę obniżyć emisję zanieczyszczeń związaną z produkcją i recyklingiem papieru.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podjęto decyzję o zaprzestaniu drukowania najbardziej prestiżowej encyklopedii świata - Encyclopedia Brtitannica. Wydanie z 2010 roku było ostatnim wydaniem na papierze.
      Encyklopedia uznawana za jedno z największych osiągnięć szkockiego oświecenia ukazała się po raz pierwszy w Edynburgu w 1768 roku. Z czasem kolejne aktualizacje publikowano co dwa lata.
      Teraz encyklopedia będzie dostępna wyłącznie w wersji cyfrowej.
      Na decyzję o zaprzestaniu druku wpłynęły koszty i rozwój internetu. Licząca 32 tomy encyklopedia kosztuje 1400 dolarów. Za roczny dostęp do jej online’owej wersji trzeba zapłacić około 70 USD. Nic zatem dziwnego, że coraz mniej osób kupowało edycję papierową.
      Wydawcy Encyclopedia Britannica są dobrze zaznajomieni z technologiami cyfrowymi. Zaczęli je wykorzystywać w drukarni już w latach 70. ubiegłego wieku. Pierwsza elektroniczna wersja encyklopedii przeznaczona dla użytkowników została przygotowana w 1981 roku na potrzeby subskrybentów LexisNexis. Online’owa wersja ukazuje się od 1994 roku.
      Początkowo encyklopedia była wydawana w Wielkiej Brytanii, a każde kolejne wydanie było poświęcone obecnemu władcy. W tamtych czasach encyklopedia była specjalistycznym wydawnictwem. Jej 9. wydanie, ukazujące się w latach 1827-1901, było pod koniec XIX wieku najbardziej specjalistycznym z wydań. W tym czasie po raz pierwszy redaktorem naczelnym encyklopedii został Anglik. Doradcami ds. naukowych byli m.in. James Clerk Maxwell i Thomas Huxley. Jednak pod koniec XIX wieku encyklopedia stała się przestarzała i przeżywała kłopoty finansowe.
      Kontrolę nad encyklopedią przejęli Amerykanie, którzy wprowadzili marketing bezpośredni i sprzedaż door-to-door. Stopniowo upraszczano i skracano artykuły, by encyklopedia nadawała się na rynek masowy. Dziesiąta edycja encyklopedii (pierwsza pod zarządem Amerykanów) była 9-tomowym suplementem do edycji 9. Kolejne wydania były już pełnymi, nowymi pracami. Z czasem kolejny wydawca encyklopedii wprowadził zasadę aktualizacji haseł. Wcześniej hasła aktualizowano tylko z edycji na edycję, co powodowało, że pozostawały one niezmienione nawet przez 25 lat. Teraz zmieniano je co dwa lata.
      Britannica od samego początku była dedykowana rządzącemu władcy Wielkiej Brytanii. Od 1901 roku, po sprzedaży jej Amerykanom, do dedykacji dodano prezydentów USA. Co ciekawe, gdy zmienił się rozkład sił pomiędzy USA a Wielką Brytanią, zmieniono też kolejność dedykacji. I tak edycja 11. była dedykowana „Jego Wysokości George’owi V, królowi Wielkiej Brytanii, Irlandii, brytyjskich terytoriów zamorskich, cesarzowi Indii oraz Williamowi Howardowi Taftowi, prezydentowi Stanów Zjednoczonych Ameryki“. Natomiast ostatnia 15. edycja papierowej Britanniki dedykowana jest „Barackowi Obamie, prezydentowi Stanów Zjedoczonych Ameryki i Jej Wysokości Królowej Elżbiecie II“.
      Dzięki swojej jakości encyklopedia już od trzeciego wydania cieszyła się olbrzymim poważaniem. Dzięki niej powstała pierwsza encyklopedia wydawana w USA. Dzieło znane jako Dobson’s Encylopaedia było w dużej mierze nielegalną kopią haseł z 3. wydania Britanniki.
      O poważaniu, jakim cieszyła się encyklopedia może świadczyć fakt, że niektórzy poświęcali lata na przeczytanie jej od deski do deski. Jedną z takich osób był szach Persji Fat’h Ali, który przeczytał całą otrzymaną w prezencie 3. edycję, a następnie do swoich tytułów dodał kolejny: „Najpotężniejszy Władca i Mistrz Encyclopedia Britannica“.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Największe na świecie muzeum i instytucja badawcza - Smithsonian Institution - chce ułatwić dostęp do swych niezwykle bogatych zbiorów. W skład kolekcji Smithsonian wchodzi... 137 milionów przedmiotów. Jednak powierzchnia wystawiennicza instytucji pozwala na jednoczesne zaprezentowanie jedynie 2% z nich.
      Smithsonian chce wykonać trójwymiarowe modele swoich zabytków i udostępnić je badaczom, szkołom czy muzeom na całym świecie.
      Wszystko rozpoczęło się od stworzenia repliki popiersia Thomasa Jeffersona. Jak twierdzą przedstawiciele muzeum, jest to największa na świecie trówymiarowa replika zabytku spełniająca standardy muzealne. Dotychczas takie kopie tworzono ręcznie z różnych materiałów. Wraz z rozwojem techniki możliwe stało się wykorzystanie trójwymiarowych drukarek, które, w połączeniu ze specjalnymi skanerami odtwarzają obiekty z dokładnością liczoną w mikrometrach.
      Popiersie Jeffersona to dokładna kopia posągu z Monticello. Zostało ono wykonane na potrzeby wystawy „Niewolnictwo w Monticello Jeffersona: paradoks wolności“.
      Replikę stworzyli Adam Metallo i Vince Rossi przy użyciu wartego 100 000 skanera laserowego Minolty. Koordynowali oni prace firm Studio EIS, które odpowiadało za zdigitalizowanie statuy polityka, oraz RedEye on Demand, które zajęło się drukowaniem.
      Teraz Metallo i Rossi wpadli na pomysł wykorzystania tańszych urządzeń, jak aparaty cyfrowe i dostępne w chmurach obliczeniowych oprogramowanie do digitalizacji, by stworzyć cyfrowe trójwymiarowe archiwum Smithsonian. Potrzebują jednak pomocy większej liczby firm zajmujących się tworzeniem samych wydruków.
      Z jednej strony chcieliby zeskanować jak najwięcej obiektów, z drugiej - obecnie pracują we dwójkę, muszą zatem dobrze zastanawiać się, jakie przedmioty wybrać. Ponadto, jak mówi Rossi, chcą być pewni, że tworzone przez nich dane cyfrowe będą dostępne również i za kilkadziesiąt lat. Ma on jednak nadzieję, że nie będzie z tym większego problemu. Modele 3D to tekstowy opis milionów punktów z jakich się składają. Odczytanie i ewentualna konwersja takich danych nie powinna zatem nastręczać trudności przyszłym pokoleniom.
      Jak na razie obaj specjaliści są w stanie zdigitalizować kilkadziesiąt przedmiotów rocznie. Część z nich zostanie wydrukowana, reszta będzie dostępna w formie cyfrowej. Metallo nie wyklucza, że wydrukowane obiekty będą wypożyczane przez Smithsonian. Jednak prawdziwy postęp dokona się wówczas, gdy trójwymiarowe drukarki staną się szeroko dostępne i każde zainteresowana instytucja będzie mogła pobrać z internetu trójwymiarowy model zabytku i wydrukować go na swoje potrzeby.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bez wystrzałów startera czy błysków fleszy parę miesięcy temu rozegrano pierwszy na świecie wyścig komórek. Laur zwycięzcy przypadł komórkom szpiku z Singapuru, które wyznaczony w szalce Petriego dystans o długości 400 mikronów pokonały z prędkością 0,00008627872 mm/s. Zawody rozgrywano w 6 nadrzędnych laboratoriach w Singapurze, Londynie, Bostonie, Paryżu, Heidelbergu oraz San Francisco. Zgodnie z regulaminem, filmowaniem zajmowało się powiązane z danym ośrodkiem akademickim lokalne Centrum Obrazowania Nikona.
      Na spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Biologii Komórki, które odbyło się w zeszły weekend w Denver, wręczono nagrody w postaci aparatów fotograficznych oraz medale.
      Miejsca drugie i trzecie przypadły dwóm rodzajom komórek piersi, zgłoszonym do nagrywanego przez dobę wyścigu przez Odile Filhol-Cochet z iRTSV we Francji. Na czwartym miejscu znalazły się komórki skóry Rumeny Begum z King’s College, London. W sumie w zmaganiach uczestniczyło 70 typów komórek z 50 różnych laboratoriów. Mile widziane były także komórki z mutacjami.
      Organizatorzy World Cell Race podkreślają, że przyświecał im jak najbardziej poważny cel: chodziło o dokładniejsze zbadanie poruszania się komórek, co może pomóc w zrozumieniu rozprzestrzeniania się nowotworu. W przyszłości mają się odbyć zmagania w innych dyscyplinach, np. pływaniu.
      Na witrynie World Cell Race można przeczytać, jak powinna wyglądać arena zmagań komórek (ich dostarczeniem zajmowała się firma CYTOO). Tory z fibronektyny muszą otaczać zapory z materiały cytofobowego. Ze względu na różne rozmiary komórek, szlaki mogły mieć 4 albo 12 mikronów szerokości. Nagrania odbywały się w sierpniu, a wrzesień poświęcono na analizę uzyskanych materiałów i porównania.
       
      http://www.youtube.com/watch?v=2yxE8LcJ48w
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...