Kadar pembangunan umat manusia selepas industri, iaitu sains dan teknologi, sangat hebat sehingga tidak dapat dibayangkan 100 tahun dahulu. Perkara yang dahulunya hanya dibaca dalam fiksyen sains popular kini telah muncul di dunia nyata.
Tahap perkembangan perubatan pada abad ke-21 adalah lebih tinggi dari sebelumnya. Penyakit-penyakit yang dianggap membawa maut pada masa dahulu berjaya dirawat pada hari ini. Walau bagaimanapun, masalah onkologi, AIDS dan banyak penyakit lain masih belum diselesaikan. Nasib baik, dalam masa terdekat akan ada penyelesaian untuk masalah ini, salah satunya ialah penanaman organ manusia.
Asas bioengineering
Sains, menggunakan asas maklumat biologi dan menggunakan kaedah analitikal dan sintetik untuk menyelesaikan masalahnya, berasal tidak lama dahulu. Tidak seperti kejuruteraan konvensional, yang menggunakan sains teknikal, kebanyakannya matematik dan fizik, untuk aktivitinya, kejuruteraan bio pergi lebih jauh dan menggunakan kaedah inovatif dalam bentuk biologi molekul.
Salah satu tugas utama bidang saintifik dan teknikal yang baru dicetak ialah penanaman organ tiruan di makmal untuk tujuan pemindahan selanjutnya ke dalam badan pesakit yang organnya telah gagal akibat kerosakan atau kemerosotan. Berdasarkan struktur selular tiga dimensi, saintis telah dapat memajukan kajian tentang pengaruh pelbagai penyakit dan virus terhadap aktiviti organ manusia.
Malangnya, setakat ini ini bukan organ yang lengkap, tetapi hanya organel - asas, koleksi sel dan tisu yang belum selesai yang hanya boleh digunakan sebagai sampel percubaan. Prestasi dan kebolehhidupan mereka diuji pada haiwan eksperimen, terutamanya pada tikus yang berbeza.
Rujukan sejarah. Transplantologi
Pertumbuhan biokejuruteraan sebagai sains telah didahului oleh jangka masa panjang perkembangan biologi dan sains lain, yang tujuannya adalah untuk mengkaji tubuh manusia. Seawal awal abad ke-20, pemindahan menerima dorongan kepada perkembangannya, tugasnya adalah untuk mengkaji kemungkinan pemindahan organ penderma kepada orang lain. Penciptaan teknik yang mampu memelihara organ penderma untuk beberapa waktu, serta ketersediaan pengalaman dan rancangan terperinci untuk pemindahan, membolehkan pakar bedah dari seluruh dunia berjaya memindahkan organ seperti jantung, paru-paru, buah pinggang pada akhir 60-an.
Pada masa ini, prinsip pemindahan adalah paling berkesan sekiranya pesakit berada dalam bahaya maut. Masalah utama adalah kekurangan akut organ penderma. Pesakit bolehuntuk menunggu giliran mereka selama bertahun-tahun, tanpa menunggunya. Selain itu, terdapat risiko tinggi organ penderma yang dipindahkan mungkin tidak berakar umbi dalam badan penerima, kerana ia akan dianggap sebagai objek asing oleh sistem imun pesakit. Bertentangan dengan fenomena ini, imunosupresan telah dicipta, yang, bagaimanapun, melumpuhkan dan bukannya menyembuhkan - imuniti manusia semakin lemah.
Kelebihan ciptaan buatan berbanding pemindahan
Salah satu perbezaan persaingan utama antara kaedah pembesaran organ dan pemindahannya daripada penderma ialah di makmal, organ boleh dihasilkan berdasarkan tisu dan sel penerima masa hadapan. Pada asasnya, sel stem digunakan, yang mempunyai keupayaan untuk membezakan ke dalam sel-sel tisu tertentu. Para saintis dapat mengawal proses ini dari luar, yang dengan ketara mengurangkan risiko penolakan organ pada masa hadapan oleh sistem imun manusia.
Selain itu, kaedah penanaman organ tiruan boleh menghasilkan jumlah yang tidak terhad, sekali gus memenuhi keperluan penting berjuta-juta orang. Prinsip pengeluaran besar-besaran akan mengurangkan dengan ketara harga organ, menyelamatkan berjuta-juta nyawa dan meningkatkan kemandirian manusia dengan ketara serta menolak tarikh kematian biologi.
Pencapaian dalam bioengineering
Hari ini, saintis dapat mengembangkan asas-asas organ masa depan - organel di mana pelbagai penyakit, virus dan jangkitan diuji untuk mengesan prosesjangkitan dan membangunkan tindakan balas. Kejayaan fungsi organel diperiksa dengan memindahkannya ke dalam badan haiwan: arnab, tikus.
Perlu juga diambil perhatian bahawa kejuruteraan bio telah mencapai beberapa kejayaan dalam mencipta tisu yang lengkap dan juga dalam organ yang sedang membesar daripada sel stem, yang, malangnya, masih belum dapat dipindahkan kepada seseorang kerana ketidakbolehoperasiannya. Walau bagaimanapun, pada masa ini, saintis telah mempelajari cara mencipta rawan, saluran darah dan unsur penghubung lain secara buatan.
Kulit dan tulang
Tidak lama dahulu, saintis di Universiti Columbia berjaya mencipta serpihan tulang yang serupa dengan struktur sendi rahang bawah yang menghubungkannya dengan pangkal tengkorak. Serpihan itu diperoleh melalui penggunaan sel stem, seperti dalam penanaman organ. Tidak lama kemudian, syarikat Israel Bonus BioGroup berjaya mencipta kaedah baru untuk mencipta semula tulang manusia, yang berjaya diuji pada tikus - tulang yang ditanam secara buatan dipindahkan ke salah satu cakarnya. Dalam kes ini, sekali lagi, sel stem digunakan, hanya ia diperoleh daripada tisu adiposa pesakit dan seterusnya diletakkan pada rangka tulang seperti gel.
Sejak tahun 2000-an, doktor telah menggunakan hidrogel khusus dan kaedah penjanaan semula semula jadi kulit yang rosak untuk merawat luka bakar. Teknik eksperimen moden memungkinkan untuk menyembuhkan luka bakar yang teruk dalam beberapa hari. Semburan yang dipanggil Skin Guncampuran khas dengan sel stem pesakit pada permukaan yang rosak. Terdapat juga kemajuan besar dalam mencipta kulit berfungsi yang stabil dengan saluran darah dan limfa.
Pertumbuhan organ daripada sel
Baru-baru ini, saintis dari Michigan berjaya membesar di bahagian makmal tisu otot, yang bagaimanapun, separuh lemah daripada asal. Begitu juga, saintis di Ohio mencipta tisu perut tiga dimensi yang mampu menghasilkan semua enzim yang diperlukan untuk pencernaan.
Para saintis Jepun telah melakukan perkara yang hampir mustahil - membesarkan mata manusia yang berfungsi sepenuhnya. Masalah dengan pemindahan adalah belum mungkin untuk melekatkan saraf optik mata ke otak. Di Texas, paru-paru juga boleh tumbuh secara buatan dalam bioreaktor, tetapi tanpa saluran darah, yang menimbulkan keraguan terhadap prestasinya.
Prospek pembangunan
Ia tidak akan lama sebelum detik dalam sejarah apabila seseorang boleh dipindahkan kebanyakan organ dan tisu yang dicipta dalam keadaan buatan. Sudah, saintis dari seluruh dunia telah membangunkan projek, sampel eksperimen, beberapa daripadanya tidak kalah dengan yang asal. Kulit, gigi, tulang, semua organ dalaman selepas beberapa ketika boleh dibuat di makmal dan dijual kepada orang yang memerlukan.
Teknologi baharu turut mempercepatkan pembangunan kejuruteraan bio. Percetakan 3D, yang telah meluas dalam banyak bidang kehidupan manusia, akan berguna dalamsebagai sebahagian daripada pertumbuhan organ baru. Pencetak bio 3D telah digunakan secara eksperimen sejak tahun 2006, dan pada masa hadapan mereka akan dapat mencipta model organ biologi 3D yang boleh dilaksanakan dengan memindahkan kultur sel kepada asas yang serasi.
Kesimpulan umum
Bioejurutera sebagai sains, yang tujuannya adalah penanaman tisu dan organ untuk pemindahan selanjutnya, telah dilahirkan tidak lama dahulu. Kepantasan lonjakan di mana dia membuat kemajuan ditandai dengan pencapaian penting yang akan menyelamatkan berjuta-juta nyawa pada masa hadapan.
Tulang dan organ dalaman yang tumbuh dengan sel stem akan menghapuskan keperluan untuk organ penderma, yang sudah kekurangan bekalan. Sudah, saintis mempunyai banyak perkembangan, yang hasilnya belum begitu produktif lagi, tetapi mempunyai potensi yang besar.
