3Д сердце: Attention Required! | Cloudflare – Ученые из Израиля напечатали живое сердце на 3D-принтере и этим взорвали научный мир

Ученые из Израиля напечатали живое сердце на 3D-принтере и этим взорвали научный мир

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Открытия ученых, которые связаны с искусственным выращиванием органов, всегда вызывают огромный интерес, ведь они приближают то время, когда спасать жизни людей станет проще. Особенно удивительно, если удается воссоздать очень сложные природные механизмы. Ученые Тель-Авивского университета совершили то, что еще недавно казалось невозможным. Они не только вырастили живое сердце, а сделали это очень по-современному: напечатали его на 3D-принтере.

Мы в AdMe.ru не могли пройти мимо потрясающего открытия, о котором мир узнал несколько дней назад.

Болезни сердца и сегодня лидируют в числе причин смерти людей по всему миру, а трансплантация — часто единственный способ спасти человека. И израильские ученые, возможно, сделали первый шаг к миру, в котором жизни не будут зависеть от доноров, а нужные органы можно будет просто напечатать, как бы фантастически это сейчас ни звучало.

Маленькое, но живое и настоящее сердце исследователи создали, используя клетки пациента и биологические материалы. До сих пор научный мир не сталкивался с такими технологиями, производить удавалось лишь простые ткани без кровеносных сосудов. Совершить прорыв удалось ученым-биологам Надаву Нуру и Асафу Шапире под руководством профессора Тала Двира.

В экспонате, который 15 апреля 2019 года ученые представили журналистам, воссозданы все кровеносные сосуды, желудочки и камеры. Размер сердца составляет около 2,5 см, а для его печати потребовалось 3 часа и миллионы клеток. Исследователи говорят, что для печати человеческого сердца в натуральную величину понадобился бы целый день и миллиарды клеток.

«Сердце полностью биосовместимо и подходит пациенту, что снижает риск отторжения», — рассказывает профессор Двир.

Это очень важный момент, ведь сегодня после трансплантации сердца пациент вынужден принимать специальные препараты, чтобы увеличить шансы на его приживаемость.

О ходе эксперимента рассказали без сложных терминов. Использовался взятый у пациента фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (коллаген). В процессе генной инженерии его сначала превратили в стволовые клетки, а затем преобразовали в клетки сердечной мышцы и клетки, которые образуют кровеносные сосуды.

Отдельно был создан биологический материал, который выступал своеобразной краской для принтера: так называемые биочернила. В ходе соединения всех материалов и принтерной печати получилось сердце, которое состоит из очень молодых клеток (как у новорожденного) и способно сокращаться (то есть привычно работать).

Дальнейший ход эксперимента подразумевает наблюдение за ростом и работой сердца, за взаимодействием клеток. По словам ученых, выращенные сердца нужно научить вести себя так же, как настоящие.

Следующий этап — это пересадка таких сердец животным, но об испытаниях на человеке пока говори

Сердце, напечатанное на 3D-принтере спасло 4-летнюю Миа Гонсалес / iCover.ru corporate blog / Habr

Приветствуем вас на страницах блога iCover. В хирургии встречаются случаи, когда стоящая перед специалистом задача допускает возможность использования нескольких оперативных методов. И только один из них является самым верным. Найти и принять такое решение специалистам клиники сердечно-сосудистого центра Никлауса в Майами помогли 3D-технологии. О 4-х летней Миа Гонсалес, здоровье которой удалось восстановить благодаря 3D – принтеру и перспективах нового подхода к хирургии с использованием возможностей 3D-протипирования мы расскажем в нашей статье.

С первыми серьезными испытаниями крошке Миа Гонсалес суждено было познакомиться уже в первые годы жизни. А если совсем точно, первые 3,5 года в течение которых она перенесла, как минимум, 10 госпитализаций, превратились для девочки в одно сплошное испытание. Нескончаемые патологические простуды и насморки, ставшие ее верными спутниками, напрочь лишили малышку привычных детских радостей. В последние месяцы для поддержки дыхательных функций на жизненно необходимом уровне девочке пришлось принимать специальные препараты.

Обследования, проделанные во время пребывания Миа в местной клинике привели врачей к неутешительному выводу: ребенок страдает редкой патологией, называемой “двойная аорта”, неправильное расположение которой приводит к сдавливанию трахеи и, как следствие, проблемам с дыханием и глотанием. Вывод врачей шокировал родителей: для взятия ситуации под контроль 4-х летней Миа потребуется операция на открытом сердце с коррекцией аорты.

Сложность и нестандартность случая послужили для врачей поводом обратиться за помощью к инновационным технологиям 3D-печати. А найти единственно верное решение из запутанного лабиринта равновероятных исходов помогла модель сердца Миа, отпечатанная на 3D-принтере.

Дополненная реальность Миа

Новейший 3D-принтер, который детская клиника сердечно сосудистой хирургии Никлауса в Майами получила в 2015 году уже был использован для печати точных копий органов 25 детей – пациентов с врожденными пороками сердца, нуждающихся в сложном оперативном лечении. Возможность точной визуализации органов, подлежащих оперативному вмешательству “в оригинале” с учетом всех индивидуальных особенностей пациента позволил доктору Берку находить и принимать такие решения, на которые, по его словам, он никогда бы не отважился руководствуясь только логикой, знаниями и накопленным опытом. И результаты такого подхода превзошли все ожидания.

Как и в предшествующих случаях, углубленному анализу ситуации предшествовало изготовление точной копии сердца девочки, пораженного патологическими изменениями. В качестве “информационного шаблона” для печати модели сердца Миа, как и в случаях с предыдущими пациентами были использованы данные МРТ и КТ-сканирования, а в качестве исходного материала – пластик или резина.

На планирование операции и поиск наиболее щадящей технологии у ведущего хирурга клиники Редмонд Берка ушло более двух недель. И здесь неоценимую помощь снова оказал изготовленный точный прототип, с которым доктор частенько отправлялся к коллегам для уточнения какого-то двусмысленного вопроса. В итоге размышления над случаем Миа и накопленная полезная информация легли в основу нестандартного решения – провести надрез не с левой стороны грудины, как предписано в подобных случаях, а с правой. Это, по мнению Берка в значительной мере увеличивало шансы малышки Миа на проведение успешной операции и скорейшую послеоперационную реабилитацию.

«Если бы не эта модель, мне пришлось бы сделать больший разрез, который мог бы заставил девочку страдать значительно сильнее, а также потребовал бы больше времени на реабилитацию», — сказал Берк, добавив, что отбросить всякие сомнения при принятии решения помог, главным образом, именно 3D-принтер.

Перспективы метода

Несмотря на то, что метод, используемый в оперативной практике клиники Никлауса не предполагает печати и замены биологического органа, точный прототип во многих случаях позволит избавиться от необходимости пересадки, ограничившись локальным оперативным вмешательством. По информации, предоставленной Скоттом Рейдером (Scott Rader) – генеральным менеджером компании Stratasys, поставляющей 3D-принтеры на мировой рынок, на сегодняшний день в мире уже работают 200 таких моделей и 75 из них находятся в клиниках США.

До недавнего времени использование 3D печати в медицине было ограничено созданием прототипов хирургических инструментов и выполнением некоторых простейших операций. И только последние несколько лет предложенные технологии позволили осуществлять печать точных копий органов пациентов с использованием результатов аппаратных лабораторных исследований. Напечатанные прототипы, по словам Рейдера, — незаменимое подспорье при проведении сложных операций, к числу которых можно отнести удаление опухоли головного мозга. Прекрасные перспективы моделирование патологий органов сложных пациентов открывает и для использования в стенах медицинских университетов.

«Очень важно, что получив в свое распоряжение орган-прототип пациента, который готовится к операции, хирург получает уникальную возможность отработать технику оперативного вмешательства на модели столько раз, сколько потребуется для того, чтобы отыскать оптимальный вариант” – говорит Рейдер.

Уже в ближайшие годы, по мнению Скотта Рейдера, хирурги смогут печатать людям новые органы на принтерах, используя вместо пластика и резины “чернила” на основе человеческих клеток. Но имитация органов методами 3D-печати – это безусловно ”прорывная технология, коренным образом влияющая на то, как мы объясняемся с пациентами, как мы готовимся к операции, как мы ее делаем и как мы обучаем студентов-медиков” – делится своими соображениями профессор Гарвардской медицинской школы и член научного кружка моделирования в Beth Israel Deaconess Medical Center Бостона Даниэль В. Джонс.

Продажа 200 принтеров в масштабах планеты – это капля в океане. Сегодня ситуация похожа скорее на “… большой секрет, удерживаемый в глубокой тайне” – делится д-р Джонс, посвятивший все последнее время изучению мнения хирургов к новой технологии. Вместе с тем, ситуация с ее внедрением внушает оптимизм, поскольку стоимость оборудования становится доступнее, а достигнутые результаты следует признать самым убедительным аргументом.

“Подобный 3D-принтер и сопутствующее программное обеспечение, как правило, стоят до $100000, что меньше, чем лабораторные комплексы КТ или МРТ”, — говорит Скотт Рейдер. А с учетом показателей эффективности оперативного лечения и сокращения времени, необходимого на проведение операции и реабилитацию пациента применение для технологии 3D-прототипирования органов открываются самые блестящие перспективы.

Уже 4 месяца прошло после операции Миа. Сегодня все что напоминает девочке об операции и 4-х годах мучений – небольшой слегка зудящий послеоперационный шрам. А сейчас девочку больше волнует танцевальная концертная программа, которую она должна подготовить всего за какой-то месяц.

Статья подготовлена по материалам CNN
Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах блога iCover! Мы готовы и дальше радовать вас своими публикациями и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время доставило удовольствие и вам. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики и мы обещаем — скучать не придется!

Другие наши статьи

3д сердце из бумаги

 С наступлением дня Св. Валентина все влюбленные задаются вопросом: “Как оригинально поздравить своего любимого с этим замечательным праздником?” В магазинах есть множество вариантов подарков и валентинок, но иногда хочется сделать сюрприз своими руками. В этой статье мы покажем вам, как создать оригинальное  

3д сердце из бумаги. Такую поделку с легкостью сделает не только взрослый, но и любой школьник.

Сердце из бумаги поэтапно

Для оригами объемных сердец из бумаги вам понадобится:

• ножницы
• цветная бумага или цветной картон
• схема сердца 3д

Поделки сделанные собственными руками пользуются в наше время большим спросом. Во-первых это всегда оригинально и другого такого подарка вы нигде не найдете, во-вторых человек при создании поделки тратит свое время, а значит делает её от души и с любовью. Однотипные покупные открытки так приелись, что некоторые люди даже не обращаю на них внимания и особо не проявляют к ним интереса. Гораздо приятней, когда открытку создал человек и написал на ней свои стихи и пожелания. Такие вещи хранятся годами и дорого стоят.

Оригами сердце из бумаги схема представленная ниже:

Вы можете сделать объемные сердца разных цветов. Для этого вам необходимо распечатать схему с интернета, приложить эскиз к цветной бумаге и вырезать. Далее, сложить полученное сердце, как коробочку – подарок готов!

Фото1 Экскизфото 1фото 2фото 3фото 4фото 5

Такой валентинкой можно поздравить не только вторую половинку, но и маму, папу, сестру, брата, друга или просто знакомого.

В Израиле не напечатали на 3D-принтере живое сердце

Просторы интернета облетела радостная новость с заголовками вроде «В Израиле впервые напечатали живое сердце на 3D-принтере». Разбираемся, действительно ли исследователям из Тель-Авивского университета удалось с помощью технологий 3D-печати воспроизвести настоящее сердце (спойлер: пока что нет). Конечно, в идею аддитивного производства трансплантируемых органов очень хочется верить, но пока что до такого уровня технологиям биомедицинской 3D-печати и тканевой инженерии далековато. Хотя это вовсе не означает, что прогресс стоит на месте, а команда израильских ученых под руководством профессора Таля Двира не заслуживает всяческих похвал. Научный коллектив работает над нужным и важным направлением — созданием полностью органических, ничем не отличающихся от натуральных тканей сердца.

Зачем это нужно? Во-первых, для оценки эффективности новых фармакологических препаратов без проведения опытов на людях. Во-вторых, для лечения различных сердечных болезней, пороков и травм, например последствий инфаркта. Инфаркт приводит к частичной или полной потере работоспособности сердечных мышц. Во втором случае это означает неминуемую смерть, если только не удастся быстро найти донорский орган. Если же имеет место частичное отмирание тканей, работа сердца нарушается, что тоже не сулит ничего хорошего. Как исправить ситуацию? Одна идея заключается в латании необходимого организму насоса своеобразными заплатками из полностью работоспособной, искусственно выращенной, но совершенно натуральной сердечной ткани. Заплатку пересаживают на пораженный участок сердца, где она приживается и восстанавливает функциональность. А со временем можно будет напечатать и полноценную замену органа. Но это в теории.

На практике же все намного сложнее. В принципе, нет ничего особо трудного в том, чтобы взять образцы стволовых клеток у пациента и вырастить в лабораторных условиях необходимую дифференцированную клеточную массу. Куда сложнее превратить фарш в стейк. Главная проблема заключается в том, что для формирования, созревания и функционирования тканей жизненно необходима и встроенная кровеносная система, и если 3D-принтеры могут напечатать несколько слоев любой формы клеточной массой, то для печати сосудов не хватает разрешения. К тому же, надо как-то преодолеть проблему с построением полостей, ведь сердце — не просто кусок мяса, а сложная насосная система.

На Земле опыты по 3D-биопечати ограничиваются довольно простыми и малоразмерными конструкциями по двум причинам. Во-первых, в качестве опорных матриксов, которые засеиваются живыми клетками, чаще всего используются натуральные, безопасные и одновременно питательные гидрогели. Если напечатать достаточно громоздкую конструкцию, желеобразный каркас просто расплющится и растечется под собственным весом. Прочность каркаса можно повысить, используя биосовместимые полимеры, но тогда возникает другая проблема: а как их удалить из полостей, например тех же сердечных желудочков уже после созревания органа? Комбинация этих трудностей вынудила американских ученых из компании Techshot, тоже работающих в направлении 3D-печати трансплантируемых сердец, вообще перенести эксперименты в космос и печатать в условиях невесомости. Отправка специально сконструированного биопринтера (на иллюстрации ниже) на Международную космическую станцию запланирована на следующий месяц. Израильские же коллеги решили проблему на Земле, в чем и состоит их заслуга.

Для начала ученые подготовили два вида биочернил: один гидрогелевый вариант насытили жировыми клетками и кардиомиоцитами, то есть той самой, пульсирующей мышечной основой сердечной ткани, а второй — эндотелиальными клетками, формирующими внутренние поверхности сосудов и сердечных полостей. Уловка же состоит в том, что 3D-печать осуществляется во взвешенном состоянии. Средой служит густой раствор, содержащий два вида полисахаридов — альгиновую кислоту и ксантовую камедь. Во время инкубации эндотелиальные клетки схватываются с жировыми клетками соединительной ткани в мышечной массе, формируя стенки будущих сосудов, а после инкубационного периода окрепшие ткани остается лишь аккуратно промыть, и voila! Получаем заготовку сердечной мышцы с сосудами диаметром всего в триста микрон.

Что же касается 3D-печатного сердца, то назвать его таковым можно лишь с натяжкой. Сами ученые в докладе используют осторожное словосочетание «сердцеподобная конструкция». Раз методика позволяет эффективно бороться с обрушением относительно крупноразмерных моделей под воздействием гравитации, исследователи просто не могли удержаться от эксперимента по 3D-печати целого органа, а точнее его подобия, пока еще не обладающего необходимой функциональностью, но достаточно близкого анатомически. И безо всяких полетов в космос! Опытный образец имитирует строение человеческого сердца, хотя по размерам подходит для небольшого животного, например кролика.

В общем и целом, речь идет о демонстрации новой методики 3D-печати интегрированной кровеносной системы, да и то ожидающей завершения доклинических исследований. Как указывается в докладе, ученым еще предстоит в точности воспроизвести естественную структуру микрососудистых сетей (пока что в опытах использовались просто подходящие математические модели) и найти надежный метод передачи физических и биохимических сигналов с тем, чтобы напечатанные заготовки созревали в полноценные, работоспособные органы, а не беспорядочно бьющиеся в конвульсиях под разрядами тока куски мяса. Тем не менее, начало положено, да и полученные результаты как минимум помогут печатать более эффективные образцы для фармакологических исследований, что уже немаловажно.

Ну а когда ждать 3D-печати полноценных, пригодных для трансплантации человеческих органов? Профессор Двир надеется, что эту задачу удастся решить в течение десяти лет, а к первым клиническим опытам на животных рассчитывает приступить уже через год. Пока же можно ознакомиться с докладом научной команды по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу [email protected].

3D СЕРДЦЕ — Благотворительный Фонд Алексея Талая

Справочная информация:

Врожденные пороки сердца – это возникшие внутриутробно, до рождения ребенка, анатомические дефекты сердца, встречающиеся с частотой 6-8 случаев на каждую тысячу родов. Они занимают первое место по смертности новорожденных и детей первого года жизни.

Существует более 100 различных врожденных пороков сердца. Если ребенок прооперирован вовремя, у него есть все шансы стать абсолютно здоровым человеком.

Ежегодно в РНПЦ детской хирургии выполняется около тысячи операций в год на сердце. Проведение кардиохирургических операций по устранению врожденных пороков сердца (далее – ВПС) у детей в условиях искусственного кровообращения характеризуется несколькими чрезвычайно важными особенностями.

Во-первых, существенное количество пациентов из данной группы имеет достаточно сложные и редкие, а подчас даже уникальные в анатомическом плане варианты патологии. Это приводит к необходимости проведения длительного детального изучения анатомии порока как в преодоперационном периоде, так и во время самого вмешательства.

Во-вторых, продолжительность основного этапа операции лимитирована временем пережатия аорты, которое во многом определяет исход оперативного вмешательства и характер течения послеоперационного периода.

В-третьих, для относительно безопасного проведения длительных операций по коррекции ВПС в ряде случаев выполняется охлаждение тела пациента, что в конечном счете может приводить к сложностям обеспечения надежного послеоперационного гемостаза использованию бόльшего количества препаратов донорской крови.

Использование технологии 3D-печати в процессе хирургической коррекции сложных ВПС позволяет значительно оптимизировать выполнение оперативных вмешательств с учетом индивидуальной анатомии ВПС, а также способствует улучшению результатов их лечения.

Простыми словами: методика подобных операций с применением трехмерных макетов сердец, значительно облегчит проведение интраоперационной ревизии и поиска дефектов, а соответственно и исход операции с последующей реабилитацией.

Создано первое в мире человеческое сердце, напечатанное на 3D-принтере. Ридус

Специалисты из Тель-Авивского университета на последней конференции представили первое в мире сердце, напечатанное на 3D-принтере из человеческих тканей.

Ученые пояснили, что университеты и лаборатории всего мира стараются использовать технологии 3D-печати для создания искусственных органов. Но пока что успешных и эффективных способов не так много.

Ближе всего к созданию напечатанного человеческого сердца подошли ученые из Швейцарии, которые создали механическую копию органа, но она была сделана из силикона.

---

Однако силикон может не прижиться в человеческом организме, поэтому ученые искали новые способы и материалы для печати человеческого сердца на 3D-принтере.

Недавно специалистам из Тель-Авивского университета удалось напечатать первое в мире 3D-сердце. Авторы исследования рассказали, что во избежание отторжения они взяли только человеческие органы.

Как и в обычном сердце, в состав искусственного вошли все необходимые сосуды, белок коллаген для создания соединительной ткани и разнообразные биологические молекулы.

Это первый случай, когда получилось успешно спроектировать и напечатать целое сердце с клетками, кровеносными сосудами, желудочками и камерами, — рассказал Тал Двир, ведущий автор исследования.

В ходе исследования ученые заменили биологические чернила для печати сердца «персонализированным гидрогелем», в основе которого лежат жировые ткани, извлеченные из тела человека.

Пока что получился мини-вариант человеческого сердца, но оно уже способно сокращаться. Сейчас исследователи работают над активацией всех клеток органа.

Если эксперимент пройдет успешно, в будущем такие 3D-органы смогут полностью заменить донорские.