İnsanlığın sanayi sonrası gelişme hızları, yani bilim ve teknoloji, 100 yıl önce hayal bile edilemeyecek kadar büyüktür. Eskiden sadece popüler bilim kurguda okunan şey artık gerçek dünyada da ortaya çıktı.
21. yüzyılda tıbbın gelişme düzeyi hiç olmadığı kadar yüksek. Geçmişte ölümcül kabul edilen hastalıklar günümüzde başarıyla tedavi edilmektedir. Ancak onkoloji, AIDS ve daha birçok hastalığın sorunları henüz çözülebilmiş değil. Neyse ki, yakın gelecekte, biri insan organlarının ekimi olacak bu sorunlara bir çözüm bulunacak.
Biyomühendisliğin temelleri
Bilim, biyolojinin bilgi temellerini kullanarak ve problemlerini çözmek için analitik ve sentetik yöntemler kullanarak, çok uzun zaman önce ortaya çıkmadı. Faaliyetleri için çoğunlukla matematik ve fizik olmak üzere teknik bilimleri kullanan geleneksel mühendisliğin aksine, biyomühendislik daha da ileri gider ve moleküler biyoloji biçiminde yenilikçi yöntemler kullanır.
Yeni ortaya çıkan bilimsel ve teknik alanın ana görevlerinden biri, organı hasar veya bozulma nedeniyle başarısız olan bir hastanın vücuduna daha fazla nakledilmesi amacıyla yapay organların laboratuvarda yetiştirilmesidir. Bilim adamları, üç boyutlu hücresel yapılara dayanarak, çeşitli hastalıkların ve virüslerin insan organlarının aktivitesi üzerindeki etkisinin araştırılmasında ilerleme kaydettiler.
Ne yazık ki, şimdiye kadar bunlar tam teşekküllü organlar değil, sadece organeller - temel bilgiler, yalnızca deneysel örnekler olarak kullanılabilecek bitmemiş bir hücre ve doku koleksiyonu. Performansları ve canlılıkları deney hayvanları, özellikle farklı kemirgenler üzerinde test edilmiştir.
Tarihsel referans. Transplantoloji
Biyomühendisliğin bir bilim olarak büyümesi, amacı insan vücudunu incelemek olan biyoloji ve diğer bilimlerin uzun bir gelişim döneminden önce geldi. 20. yüzyılın başlarında, transplantasyon, görevi, bir donör organını başka bir kişiye nakletme olasılığını incelemek olan gelişimine bir ivme kazandırdı. Verici organları bir süre koruyabilecek tekniklerin yaratılması ve ayrıca transplantasyon için deneyim ve ayrıntılı planların mevcudiyeti, 60'ların sonlarında dünyanın her yerinden cerrahların kalp, akciğerler, böbrekler gibi organları başarılı bir şekilde nakletmelerine izin verdi.
Şu anda, hastanın ölümcül tehlikede olması durumunda transplantasyon ilkesi en etkilidir. Asıl sorun, donör organlarının akut sıkıntısıdır. Hastalaryıllarca sırasını beklemeden beklemek. Ek olarak, nakledilen donör organın hastanın bağışıklık sistemi tarafından yabancı bir cisim olarak değerlendirileceği için alıcının vücudunda kök salmama riski yüksektir. Bu fenomene karşı, bağışıklık bastırıcılar icat edildi, ancak bunlar tedavi etmek yerine sakat kalıyor - insan bağışıklığı feci şekilde zayıflıyor.
Yapay yaratmanın transplantasyona göre avantajları
Organ büyütme yöntemi ile bir donörden transplantasyon arasındaki temel rekabet farklarından biri, laboratuvarda organların, gelecekteki alıcının dokuları ve hücreleri temelinde üretilebilmesidir. Temel olarak, belirli dokuların hücrelerine farklılaşma yeteneğine sahip olan kök hücreler kullanılır. Bilim insanı bu süreci dışarıdan kontrol edebiliyor ve bu da gelecekte organın insan bağışıklık sistemi tarafından reddedilme riskini önemli ölçüde az altıyor.
Ayrıca, yapay organ yetiştirme yöntemi sınırsız sayıda üretebilir ve böylece milyonlarca insanın hayati ihtiyaçlarını karşılayabilir. Kitlesel üretim ilkesi, organların fiyatını önemli ölçüde düşürecek, milyonlarca hayat kurtaracak ve insanın hayatta kalmasını önemli ölçüde artıracak ve biyolojik ölüm tarihini geriye itecektir.
Biyomühendislikte başarılar
Bugün, bilim adamları, süreci izlemek için çeşitli hastalıkların, virüslerin ve enfeksiyonların test edildiği organeller olan gelecekteki organların temellerini geliştirebiliyorlar.enfeksiyonlar ve karşı önlemler geliştirmek. Organellerin işleyişinin başarısı, onları hayvanların vücutlarına naklederek kontrol edilir: tavşanlar, fareler.
Biyomühendisliğin, tam teşekküllü dokular oluşturmada ve hatta kök hücrelerden organ yetiştirmede bir miktar başarı elde ettiğini de belirtmekte fayda var, ki bu ne yazık ki çalışmamaları nedeniyle henüz bir kişiye nakledilemez. Ancak şu anda bilim adamları kıkırdak, kan damarları ve diğer bağlantı elemanlarını yapay olarak nasıl oluşturacaklarını öğrendiler.
Deri ve kemikler
Kısa bir süre önce, Columbia Üniversitesi'ndeki bilim adamları, alt çene eklemini kafatasının tabanına bağlayan yapıya benzer bir kemik parçası oluşturmayı başardılar. Parça, organların kültivasyonunda olduğu gibi kök hücreler kullanılarak elde edildi. Kısa bir süre sonra, İsrailli Bonus BioGroup şirketi, bir kemirgen üzerinde başarıyla test edilen bir insan kemiğini yeniden oluşturmak için yeni bir yöntem icat etmeyi başardı - yapay olarak yetiştirilmiş bir kemik, pençelerinden birine nakledildi. Bu durumda da yine kök hücreler kullanıldı, sadece hastanın yağ dokusundan elde edildi ve ardından jel benzeri bir kemik çerçeveye yerleştirildi.
2000'lerden beri doktorlar, yanıkları tedavi etmek için özel hidrojeller ve hasarlı cildin doğal yenilenme yöntemlerini kullanıyorlar. Modern deneysel teknikler, ciddi yanıkları birkaç gün içinde iyileştirmeyi mümkün kılar. Sözde Skin Gun spreylerihasarlı yüzeye hastanın kök hücreleri ile özel bir karışım. Kan ve lenf damarlarıyla stabil işleyen bir cilt oluşturma konusunda da büyük ilerlemeler var.
Hücrelerden büyüyen organlar
Son zamanlarda, Michigan'dan bilim adamları, kas dokusunun laboratuvar kısmında, ancak orijinalinin yarısı kadar zayıf olan büyümeyi başardılar. Benzer şekilde, Ohio'daki bilim adamları, sindirim için gerekli tüm enzimleri üretebilen üç boyutlu mide dokuları yarattılar.
Japon bilim adamları neredeyse imkansızı başardılar - tam işlevli bir insan gözü geliştirdiler. Nakil ile ilgili sorun, gözün optik sinirinin beyne bağlanmasının henüz mümkün olmamasıdır. Teksas'ta, akciğerleri bir biyoreaktörde yapay olarak büyütmek de mümkündü, ancak kan damarları olmadan, bu da performansları hakkında şüphe uyandırıyor.
Geliştirme için beklentiler
Tarihte bir kişiye yapay koşullar altında oluşturulan organ ve dokuların çoğunun nakledilebileceği andan çok önce olmayacak. Zaten, dünyanın her yerinden bilim adamları, bazıları orijinallerinden daha düşük olmayan projeler, deneysel örnekler geliştirdiler. Deri, diş, kemik, tüm iç organlar bir süre sonra laboratuvarlarda oluşturularak ihtiyaç sahiplerine satılabilir.
Yeni teknolojiler biyomühendisliğin gelişimini de hızlandırıyor. İnsan yaşamının birçok alanında yaygınlaşan 3D baskı, günümüzde birçok alanda faydalı olacaktır.büyüyen yeni organların bir parçası olarak. 3D biyoyazıcılar 2006'dan beri deneysel olarak kullanılmaktadır ve gelecekte hücre kültürlerini biyouyumlu bir temele aktararak biyolojik organların 3D uygulanabilir modellerini oluşturabilecekler.
Genel sonuç
Biyomühendislik, amacı doku ve organların daha sonraki transplantasyonları için yetiştirilmesi olan bir bilim olarak çok uzun zaman önce doğmadı. İlerleme kaydettiği sıçrama hızı, gelecekte milyonlarca hayat kurtaracak önemli başarılarla dikkat çekiyor.
Kök hücre tarafından üretilen kemikler ve iç organlar, zaten yetersiz olan donör organlara olan ihtiyacı ortadan kaldıracaktır. Zaten bilim adamları, sonuçları henüz çok üretken olmayan, ancak büyük potansiyele sahip birçok gelişmeye sahipler.
