ГБПОУ «САТКИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»
Реферат
по информатике
Тема: «Применение 3
Выполнили: студентки 1 курса
Зиннурова Екатерина
Козлова Дарья
Руководитель: Дмитренко Р.Ф.
г.Сатка, 2018
Хирурги, занимающиеся пересадкой человеческих органов, надеются, что однажды они смогут по первому запросу получить все необходимые для пересадки органы. Сейчас пациент может провести несколько месяцев, а возможно и лет, в ожидании органа от подходящего пациента. На протяжении этого времени его состояние может ухудшиться. Он может даже умереть. Благодаря искусственным органам, можно было бы не только облегчить страдания пациентов, но и сохранить человеческие жизни. Теперь, с появлением первого коммерческого 3D-принтера для печати органов, эта возможность может стать реальностью. Таким образом, 3 D -принтер дает людям надежду на жизнь!
Цели и задачи:
1. Узнать, что такое 3D-принтеры и понять, как происходит 3D-печать.
2. Рассмотреть виды 3D-принтеров и узнать сферы их использования.
3. Познакомиться с программами 3D-моделирования
3D печать была впервые разработана в середине 1980-х годов и первоначально использовалась в промышленных целях(быстрое изготовление продукции и деталей). История создания этого прибора длилась много лет и над разработкой работали ученый всего мира. Каждый внес свой вклад в развитие 3D-технологий. Отцом-изобретателем 3D-печати является американский исследователь Чак Халл. В 1986 году он представил миру свой прибор для трехмерной печати, которую назвал «установка для стереолитографии».
Позже, в 1988 году, Скотт Крамп изобрел абсолютно новую технологию работы с 3D-печатью: FDM (эф ди эм) (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала).
Сегодня на основе этой технологии работают все 3D-принтеры, предназначенные для выпуска малой продукции небольших количествах. Несмотря на то, что работа над созданием 3D-принтеров велась с 1980-х годов прошлого столетия, термин «3 D -печать» был создан только лишь в 1995 году
D-ТЕХНОЛОГИИ И 3D-ПРИНТЕРЫ – РЕВОЛЮЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА В БУДУЩЕМ
... задачи реферата: 1. Узнать, что такое 3D-принтеры и понять, как происходит 3D-печать. 2. Рассмотреть виды 3D-принтеров и ... черепа, костей, хрящевые ткани). Ведутся эксперименты по печати донорских органов. В России работу по развитию технологии трехмерной биопечати ... соинвестором которой является компания ИНВИТРО, работающая более 15 лет в российской системе здравоохранения. Для строительства зданий и ...
Первые 3D-принтеры имели малую мощность, работали медленно, а при увеличении скорости изделия получались с большими погрешностями. Только в 2005 году появились 3D-принтеры с высоким качеством печати. В 2008 году был запущен принтер Reprap, способный производить самого себя. На тот момент он мог изготавливать около 50% необходимых деталей. До 2008 года любой 3D-принтер мог работать только с использование одного вида расходного материала — пластика АВС. Это один из лучших расходных материалов для 3D печати. Но компания Objet Geometries Ltd. разработала принтер Connex500, который мог работать с различными видами материалов одновременно. Сейчас количество материалов перевалило за сто. Сегодня можно использовать такие материалы, как: акрил, гидрогель и др.
В последние несколько лет технологии 3D-печати развиваются с космической скоростью и теперь используются и в медицине, таким образом, о котором мы раньше и подумать не могли. Список объектов, которые успешно создаются с помощью технологии трехмерной печати и который мы хотим вам представить, демонстрирует огромный потенциал-это индивидуальные, 3D-печатные части тела спасали жизни людей, можно было «напечатать» искусственные челюсти, биорезорбируемую шину для дыхания, части черепа и многое другое. Также печатались некритические для жизни элементы тела.
Зачем заниматься трансплантацией органов, если их можно просто распечатать на 3D-принтере? Этим вопросом Энтони Атала задался ещё в 2010 году и сегодня он продолжает исследования в сфере регенеративной медицины. Талантливый медик может извлечь из организма больной мочевой пузырь, вырастить новый и пришить его на место старого. В последнее время профессор фокусируется на печати органов при помощи 3D-принтера и совсем недавно провёл эксперимент по воссозданию почки, пригодной для трансплантации. Эксперимент был удачным.
Ни для кого не секрет, что клетки можно распечатать на 3D-принтере. Теперь учёным не нужно ставить эксперименты на животных, а просто испытать влияние того или иного заболевания на распечатанных аналогах. Сегодня многие доктора посвящают себя поиску вакцины против рака. При помощи устройства трёхмерной печати они воссоздают раковые клетки, которые выращивают и изучают. Таким образом, 3D-принтеры помогают врачам исследовать эту опасную болезнь.
Человеческий скелет является очередным предметом внимания медицинских работников, которые проводят исследования в сфере печати клеток на 3D-принтерах. Профессор из Германии, который сумел воссоздать кожу при помощи устройства для трёхмерной печати, также распечатал человеческую кость.
С помощью 3D-принтера можно «починить» сердце человека. Однако такие исследования стали проводиться недавно. Учёные работают над созданием девайся, который сможет распечатать клетки для создания полноценно функционирующего сердца. В данный момент медики проводят опыты на крысах, имплантируя сердца, воссозданные при помощи устройства для трёхмерной печати.
D графика. 3D принтеры
... Но массовое внедрение технологии в повседневную жизнь уже не за горами. 1.1. Трёхмерная графика или 3D Трёхмерная графика или 3D — раздел ... глубине Z, ориентации и материале. Это значит, что вы не только можете "лепить" трёхмерный объект, но и "раскрасить" ... - построенная с помощью различных техник модель, например здание. Материалы - информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен ...
Если бы 3D-принтеры смогли печатать кожу, то оперировать было бы намного легче. Ведь чтобы найти донора, требуется достаточно много времени, а устройство для трёхмерной печати сможет воссоздать ткань за пару часов. Конечно же, девайс для печати кожи уже был создан. Ученые идут дальше и предпринимают попытки распечатать кровеносные сосуды и фрагменты сердечной ткани.
3D печать уже не ограничивается неорганическими материалами, как полимеры и металлы. Она была адаптирована для построения живых, биологических систем. Слой за слоем клетки, отделившись от головок принтера, могут быть размещены именно там, где надо с точностью до микрона. Изначально продемонстрировав на простых компонентах, таких как кровеносные сосуды и ткани, разработчики биопечати смогли сочетать более сложные и большие структуры. В конце концов, первый целый орган был разработан с достаточным количеством питательных веществ, кислорода и вектором роста, чтобы лабораторная мышь смогла выжить.
Владельцы лаборатории — Инвитро (на Хабре)
генная терапия
клеточная терапия
тканевая инженерия
Методы тканевой инженерии бывают каркасные – когда используется выщелоченный (обесклеченный) трупный орган, который затем «заселяется» клетками пациента. Каркасы бывают искусственные – из разных материалов, некоторые научные группы экспериментировали даже с сахаром.
бескаркасную технологию
Тут главный вопрос – почему нужна именно 3D-печать. Чтобы это понять, давайте закопаемся ещё чуть глубже в имеющиеся методы тканевой инженерии.
2.1 Приближаемся к цели
Посмотрим на три варианта развития технологии:
Вы берёте каркас из неорганики, засеиваете его клетками – и получаете готовый орган, Второй метод крайне оригинален и очень радует своей циничностью
3. 3 D -принтер . Он же самый современный — трёхмерная печать органов. И именно им занимаются в новой лаборатории. Смысл такой: не нужны неорганические каркасы (клетки сами себя прекрасно держат), не нужно у кого-то брать органы. Пациент отдаёт немного своей жировой ткани, из неё методом последовательной обработки клеток получаются необходимые конструкционные элементы. Создаётся трёхмерная модель органа, конвертируется в CAD-файл, затем этот отдаётся 3D-принтеру, который умеет печатать нашими клетками и понимает в какую точку трехмерного пространства ему нужно «уложить» конкретный тип клетки. На выходе–тканевый конструкт, который надо поместить в специальную среду, пока не начались проблемы с гипоксией. В биорекаторе тканевый конструкт «созревает». Потом орган можно «трансплантировать» пациенту.
Разработка 3D-принтера
... 3D-принтеру выполнить всю трудную работу - строение в данном масштабе (в рамках разумного, естественно) будет готово всего через несколько часов. 3D-печать также можно использовать в малосерийном производстве при разработке ... клеток. Кто знает, может через пару лет 3D-принтеры научаться печатать не только лишь модели, но и настоящие людские органы, готовые к трансплантации. 1.2 Назначение 3D-принтера ...
2.2 Материал
Берётся материал – тканевые сфероиды, которыми будет идти запечатка. В качестве основы используется гидрогель, выполняющий функции соединительной структуры. Затем 3D-принтер печатает орган из этих вот тканевых сфероидов.
Теперь вопрос – где взять клетки для этого материала. Лучшие – человеческие эмбиональные стволовые, из них можно сделать клетки для любой ткани последовательной дифференцировкой. Но их трогать, как мы знаем, нельзя. Зато можно брать I PS – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Их можно сделать из костного мозга, пульпы зуба или обычной жировой ткани пациента – и их производят различные компании по всему миру.
Схема такая: человек обращается в клинику, делает липосакцию, жировая ткань замораживается и кладётся в репозиторий. При необходимости – достаётся, из неё делаются нужные клетки (ATDSC, один такой комплекс есть в России) и затем дифференцируются по назначению. Например, из фибробластов можно сделать I PS, из них – почечный эпителий, а дальше – функциональный эпителий. Машины для автоматического получения таких клеток производятся General Electric. Из этих клеток формируются шарики в специальных микроуглублениях на твёрдом материале. В углубление на молде помещается клеточная суспензия, затем клетки сращиваются, и образуется шарик. Точнее – не очень ровный сфероид.
Следующая проблема – клетки в картдидже горят желанием срастись. Тканевые сфероиды должны быть изолированы друг от друга, иначе они начнут срастаться раньше срока. Их нужно инкапсулировать, и для этого используется гиалуроновая кислота, получаемая из сыворотки крови. Её надо совсем мало – просто один тончайший слой. Она также быстро «уходит» после печати.
Головка 3D-принтера имеет три экструдера: две форсунки с гелем и устройство, выдающее тканевые сфероиды. В первой форсунке с гелем – тромбин, во второй – фибриноген. Оба геля относительно стабильны, пока не соприкасаются. Но когда белок фибриноген расщепляется тромбином, образуется фибрин-мономер. Именно им как бетоном скрепляются тканевые сфероиды. При глубине слоя, соответствующей диаметру сфероида, можно последовательно наносить материал ряд за рядом–сделали слой, закрепили, перешли к следующему. Затем фибрин легко деградирует в среде и вымывается при перфузии, и остаётся только нужная ткань.
Принтер печатает слоями по 250 микрометров: это баланс между оптимальным размером блока и риском гипоксии в сфероиде. За полчаса можно напечатать тканево-инженерную конструкцию 10х10 сантиметров – но это ещё не орган, а тканево-инженерная конструкция, «сопля» на жаргоне. Чтобы конструкция стала органом, она должна жить, иметь чёткую форму, нести функции. 3D биопринтер, произведенный компанией Organovo, использует тот же принцип действия что и «обычные» 3D принтеры. 3D принтеры работают аналогично с обычными струйными принтерами, но печатают модель в трехмерном виде. Такие принтеры распыляют капельки полимера, которые сплавляются вместе, после чего образуют единую структуру. Таким образом, за каждый проход печатающая головка создает маленькую полимерную линию на объекте. В результате, шаг за шагом, предмет обретает свою окончательную форму.
Разработка электронного образовательного ресурса ‘Основы ...
... следуют следующие определения электронного образовательного ресурса: "ЭОР - образовательный контент, облеченный в электронную форму, который можно воспроизводить или использовать с привлечением электронных ресурсов". [31] 2. ... б) Интерактивность, которая обеспечивает резкое расширение сектора самостоятельной учебной работы за счет использования активно-деятельностных форм обучения. Чтобы убедиться ...
Несмотря на то, что индустрия печати человеческих органов только зарождается, ученые уже могут похвастать успешными примерами создания человеческих органов «с нуля». Так, в 2006 году Энтони Атала, вместе со своими коллегами из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine в Северной Каролине, США, создали для семерых пациентов мочевые пузыри. Все они до сих пор функционируют.
Постобработка
Главный вопрос – это то, что клеткам, вообще-то, не плохо бы иметь доступ к кислороду и питательным веществам . Иначе они начинают, грубо говоря, гнить. Когда орган тонкий, проблем нет, но уже с пары миллиметров это важно. Так вот, чтобы напечатанный орган не испортился в процессе фабрикации, нужна микроциркуляция. Это делается печатью настоящих сосудов и капилляров, плюс с помощью тончайших перфузионных отверстий, проделываемых неорганическими инструментами.
Будущий орган помещается в биореактор. Это, сильно упрощая, банка с контролируемой средой, в которой на входы и выходы органа подаются нужные вещества, плюс обеспечивается ускоренное созревание за счёт воздействия факторами роста.
Вот что интересно—архитектура органа обычно похожа на привычный по ООП инкапсулированный объект–артерия входа, вена выхода – и куча функций внутри. Предполагается, что биореактор позволит обеспечивать нужный вход и выход. Но это пока теория, собрать ещё не удалось ни одного. Но проект отработан до стадии «можно собирать прототип».
Важные факты и первые крупные клиенты.
Это – военные , затем госпитали.
1.При сращивании сфероидов происходит компактизация ткани – например, почку придётся печатать раза в три больше, чем она будет внутри пациента – уже на последней стадии фабрикации она станет нормального размера.
2. Напечатанные органы сразу атромбогенные – например, сосуды сразу же выстланы изнутри эндотелием. Это очень крутое преимущество: пациент не рискует, и ему не придётся всю жизнь сидеть на таблетках.
Разработка технологии 3D-печати играет большую роль в
Базовые понятия. Глава 3. Основные экономические термины [Электронный ...
... них высока, если при повышении цены существует возможность их замены другими ресурсами (например, бензина -- дизельным топливом) или внедрения более совершенной технологии (благодаря ... у общества ограниченных ресурсов между отдельными потребителями. На рынках ресурсов формируются издержки производства, которые определяются ценами на ресурсы. Кроме этого на рынках ресурсов формируются доходы домашних ...
1. К. Афанасьев, 3D-принтеры, — [Электронный ресурс: ]
2. 3D-печать: третья индустриально-цифровая революция. Часть 1, — [Электронный ресурс: ]
3. 3D-модели. ж: Blackie, Сентябрь, № 17, С-П, 2013 — [Электронный ресурс: ]
4. 3D-модели. ж: Blackie, Июль №24, С-П, 2013 — [Электронный ресурс: ]
5. Основы 3d-печати-для-начинающих. 3D-принтер, — [Электронный ресурс: ]
6. 3D-принтеры в медицине. Настоящее и будущее, — [Электронный ресурс: http://medicena.ru/blogpost/3d-printeryi-v-meditsine-ih-nastoyashhee-ibudushhee/]
