Die post-industriële ontwikkelingstempo van die mensdom, naamlik wetenskap en tegnologie, is so groot dat dit nie 100 jaar gelede voorgestel kon word nie. Wat vroeër net in populêre wetenskapfiksie gelees is, het nou in die regte wêreld verskyn.
Die vlak van ontwikkeling van medisyne in die 21ste eeu is hoër as ooit. Siektes wat in die verlede as dodelik beskou is, word vandag suksesvol behandel. Die probleme van onkologie, vigs en baie ander siektes is egter nog nie opgelos nie. Gelukkig sal daar in die nabye toekoms 'n oplossing vir hierdie probleme wees, waarvan een die verbouing van menslike organe sal wees.
Basiese van bio-ingenieurswese
Wetenskap, wat die inligtingsbasis van biologie gebruik en analitiese en sintetiese metodes gebruik om sy probleme op te los, het nie so lank gelede ontstaan nie. Anders as konvensionele ingenieurswese, wat tegniese wetenskappe, meestal wiskunde en fisika, vir sy aktiwiteite gebruik, gaan bio-ingenieurswese verder en gebruik innoverende metodes in die vorm van molekulêre biologie.
Een van die hooftake van die nuutgemuntde wetenskaplike en tegniese sfeer is die kweek van kunsmatige organe in die laboratorium vir die doel van hul verdere oorplanting in die liggaam van 'n pasiënt wie se orgaan misluk het as gevolg van skade of agteruitgang. Op grond van driedimensionele sellulêre strukture kon wetenskaplikes vorder in die studie van die invloed van verskeie siektes en virusse op die aktiwiteit van menslike organe.
Ongelukkig is dit tot dusver nie volwaardige organe nie, maar slegs organelle – rudimente, 'n onvoltooide versameling selle en weefsels wat slegs as eksperimentele monsters gebruik kan word. Hul prestasie en leefbaarheid word op proefdiere getoets, hoofsaaklik op verskillende knaagdiere.
Historiese verwysing. Oorplanting
Die groei van bio-ingenieurswese as 'n wetenskap is voorafgegaan deur 'n lang tydperk van ontwikkeling van biologie en ander wetenskappe, waarvan die doel was om die menslike liggaam te bestudeer. Reeds aan die begin van die 20ste eeu het oorplanting 'n stukrag tot die ontwikkeling daarvan gekry, waarvan die taak was om die moontlikheid te bestudeer om 'n skenkerorgaan na 'n ander persoon oor te plant. Die skepping van tegnieke wat skenkerorgane vir 'n geruime tyd kan bewaar, sowel as die beskikbaarheid van ondervinding en gedetailleerde planne vir oorplanting, het chirurge van oor die hele wêreld in staat gestel om organe soos die hart, longe, niere suksesvol oor te plant in die laat 60's.
Op die oomblik is die beginsel van oorplanting die doeltreffendste ingeval die pasiënt in lewensgevaar verkeer. Die grootste probleem is die akute tekort aan skenkerorgane. Pasiënte magom vir jare op hul beurt te wag, sonder om daarvoor te wag. Daarbenewens is daar 'n hoë risiko dat die oorgeplante skenkerorgaan nie in die ontvanger se liggaam kan wortel skiet nie, aangesien dit deur die pasiënt se immuunstelsel as 'n vreemde voorwerp beskou sal word. Teenoor hierdie verskynsel is immuunonderdrukkende middels uitgevind, wat egter eerder verlam as genees - menslike immuniteit verswak katastrofies.
Die voordele van kunsmatige skepping bo oorplanting
Een van die belangrikste mededingende verskille tussen die metode van groei van organe en hul oorplanting vanaf 'n skenker is dat organe in die laboratorium geproduseer kan word op grond van weefsels en selle van die toekomstige ontvanger. Basies word stamselle gebruik, wat die vermoë het om te differensieer in selle van sekere weefsels. Die wetenskaplike is in staat om hierdie proses van buite te beheer, wat die risiko van toekomstige verwerping van die orgaan deur die menslike immuunstelsel aansienlik verminder.
Boonop kan die metode van kunsmatige orgaanverbouing 'n onbeperkte aantal daarvan produseer, en sodoende die noodsaaklike behoeftes van miljoene mense bevredig. Die beginsel van massaproduksie sal die prys van organe aansienlik verlaag, miljoene lewens red en menslike oorlewing aansienlik verhoog en die datum van biologiese dood terugskuif.
prestasies in bio-ingenieurswese
Vandag is wetenskaplikes in staat om die beginsels van toekomstige organe te laat groei - organelle waarop verskeie siektes, virusse en infeksies getoets word om die proses op te spoorinfeksies en ontwikkel teenmaatreëls. Die sukses van die funksionering van organelle word gekontroleer deur hulle in die liggame van diere oor te plant: hase, muise.
Dit is ook opmerklik dat bio-ingenieurswese 'n mate van sukses behaal het in die skep van volwaardige weefsels en selfs in die groei van organe uit stamselle, wat ongelukkig nog nie na 'n persoon oorgeplant kan word nie as gevolg van hul onwerksaamheid. Op die oomblik het wetenskaplikes egter geleer hoe om kraakbeen, bloedvate en ander verbindingselemente kunsmatig te skep.
Vel en bene
Nie so lank gelede nie, het wetenskaplikes aan die Columbia Universiteit daarin geslaag om 'n beenfragment te skep wat soortgelyk is in struktuur as die gewrig van die onderkaak wat dit met die basis van die skedel verbind. Die fragment is verkry deur die gebruik van stamselle, soos in die kweek van organe. 'n Bietjie later het die Israeliese maatskappy Bonus BioGroup daarin geslaag om 'n nuwe metode uit te vind om 'n menslike been te herskep, wat suksesvol op 'n knaagdier getoets is - 'n kunsmatig gegroeide been is in een van sy pote oorgeplant. In hierdie geval is weer stamselle gebruik, net hulle is uit die pasiënt se vetweefsel verkry en daarna op 'n jelagtige beenraam geplaas.
Sedert die 2000's gebruik dokters gespesialiseerde hidrogels en metodes van natuurlike regenerasie van beskadigde vel om brandwonde te behandel. Moderne eksperimentele tegnieke maak dit moontlik om ernstige brandwonde in 'n paar dae te genees. Die sogenaamde Skin Gun-spuite'n spesiale mengsel met die pasiënt se stamselle op die beskadigde oppervlak. Daar is ook groot vooruitgang in die skep van stabiele werkende vel met bloed- en limfvate.
Kweek organe uit selle
Onlangs het wetenskaplikes van Michigan daarin geslaag om in die laboratoriumgedeelte van die spierweefsel te groei, wat egter die helfte so swak as die oorspronklike is. Net so het wetenskaplikes in Ohio driedimensionele maagweefsel geskep wat in staat was om al die ensieme te produseer wat nodig is vir vertering.
Japannese wetenskaplikes het die byna onmoontlike gedoen – 'n ten volle funksionerende menslike oog gegroei. Die probleem met oorplanting is dat dit nog nie moontlik is om die optiese senuwee van die oog aan die brein te heg nie. In Texas was dit ook moontlik om longe kunsmatig in 'n bioreaktor te laat groei, maar sonder bloedvate, wat hul prestasie in twyfel trek.
Vooruitsigte vir ontwikkeling
Dit sal nie lank wees voor die oomblik in die geskiedenis wanneer 'n persoon die meeste van die organe en weefsels wat onder kunsmatige toestande geskep is, oorgeplant kan word nie. Wetenskaplikes van regoor die wêreld het reeds projekte ontwikkel, eksperimentele monsters, waarvan sommige nie minderwaardig is as die oorspronklikes nie. Vel, tande, bene, alle interne organe kan na 'n geruime tyd in laboratoriums geskep word en aan mense in nood verkoop word.
Nuwe tegnologieë versnel ook die ontwikkeling van bio-ingenieurswese. 3D-drukwerk, wat wydverspreid in baie areas van die menslike lewe geword het, sal nuttig wees inas deel van die groei van nuwe organe. 3D-biodrukkers word sedert 2006 eksperimenteel gebruik, en in die toekoms sal hulle 3D-werkbare modelle van biologiese organe kan skep deur selkulture na 'n bioversoenbare basis oor te dra.
Algemene gevolgtrekking
Bio-ingenieurswese as 'n wetenskap, waarvan die doel is om weefsels en organe vir hul verdere oorplanting te kweek, is nie so lank gelede gebore nie. Die vinnige tempo waarteen sy vordering maak, word gekenmerk deur beduidende prestasies wat miljoene lewens in die toekoms sal red.
Stamsel-gegroeide bene en interne organe sal die behoefte aan skenkerorgane, wat reeds 'n tekort het, uitskakel. Wetenskaplikes het reeds baie ontwikkelings, waarvan die resultate nog nie baie produktief is nie, maar groot potensiaal het.
