Створення штучних органів та тканин. Як вирощують штучні органи? Матриці для органів

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

АТ «Медичний університет Астана»

Кафедра медбіофізики та ОБЖ

Реферат

На тему: Штучні органи

Виконала: Нурпеїсова Д.

Група:144 ОМ

Перевірила: Маслікова О.І.

Астана 2015 рік

Вступ

1. Штучна нирка

2. Штучне серце

3. Штучний кишечник

4. Штучна шкіра

5. Штучна кров

6. Штучне легке

7. Штучні кістки

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Швидкий розвиток медичних технологій та все більш активне використання в них останніх досягнень суміжних наук дозволяють сьогодні вирішувати такі завдання, які ще кілька років тому здавалися нездійсненними. У тому числі - і в галузі створення штучних органів, здатних дедалі успішніше замінювати свої природні прототипи.

Причому найдивовижніше те, що подібні факти, ще кілька років тому здатні стати основою для сценарію чергового голлівудського блокбастера, сьогодні привертають увагу публіки всього на кілька днів. Висновок цілком очевидний: не за горами той день, коли навіть найфантастичніші ідеї щодо можливостей заміни природних органів та систем їхніми штучними аналогами перестануть бути якоюсь абстракцією. Отже, одного разу можуть з'явитися і люди, у яких подібних імплантів виявиться більше, ніж власних частин тіла.

Пересадка органів втілює споконвічне прагнення людей навчитися "ремонтувати" людський організм.

1. Штучна нирка

Один із найнеобхідніших штучних органів - це нирка. Наразі сотні тисяч людей у світі для того, щоб жити, мають регулярно отримувати лікування гемодіалізом. Безпрецедентна «машинна агресія», необхідність дотримуватися дієти, приймати медикаменти, обмежувати прийом рідини, втрата працездатності, свободи, комфорту та різні ускладнення з боку внутрішніх органів супроводжують цю терапію. У 1925 Дж. Хаас провів перший діаліз у людини, а в 1928 він же використовував гепарин, оскільки тривале застосування гірудину було пов'язане з токсичними ефектами, та й сам його вплив на згортання крові був нестабільним. Вперше гепарин був застосований для діалізу в 1926 році в експерименті Х. Нехельсом і Р. Лімом.

Оскільки перелічені вище матеріали виявлялися малопридатними як основа для створення напівпроникних мембран, продовжувався пошук інших матеріалів, і в 1938 році вперше для гемодіалізу був застосований целофан, який у наступні роки тривалий час залишався основною сировиною для виробництва напівпроникних мембран.

Перший апарат «штучна нирка», придатний широкого клінічного застосування, було створено 1943 року У. Колффом і Х. Берком. Потім ці апарати удосконалились. При цьому розвиток технічної думки в цій галузі спочатку стосувався переважно саме модифікації діалізаторів і лише в останні роки стало зачіпати значною мірою власне апарати.

В результаті з'явилися два основні типи діалізатора, так званих котушкових, де використовували трубки з целофану, і плоскопаралельних, в яких застосовувалися плоскі мембрани.

У 1960 році Ф. Кіїл сконструював дуже вдалий варіант плоскопаралельного діалізатора з пластинами з поліпропілену, і протягом ряду років цей тип діалізатора та його модифікації поширилися по всьому світу, посівши чільне місце серед інших видів діалізаторів.

Потім процес створення більш ефективних гемодіалізаторів і спрощення техніки гемодіалізу розвивався у двох основних напрямках: конструювання самого діалізатора, причому домінуюче положення з часом зайняли діалізатори одноразового застосування, і використання напівпроникної мембрани нових матеріалів.

Діалізатор - серце «штучної нирки», і тому основні зусилля хіміків та інженерів завжди були спрямовані на вдосконалення саме цієї ланки в складній системі апарату в цілому. Однак технічна думка не залишала поза увагою і апарат як такий.

У 1960-х роках виникла ідея застосування про центральних систем, тобто апаратів «штучна нирка», у яких діалізат готували з концентрату -- суміші солей, концентрація яких у 30-34 разу перевищувала концентрацію в крові хворого.

У 2010 році в США було розроблено імплантований в організм хворого гемодіалізний апарат. Апарат, розроблений у Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско, має розміри в цілому відповідні розміру людської нирки. Імплантат, крім традиційної системи мікрофільтрів, містить біореактор із культурою клітин ниркових канальців, здатних виконувати метаболічні функції нирки. Прилад не потребує енергозабезпечення та працює за рахунок тиску крові пацієнта. Даний біореактор імітує принцип роботи нирки за рахунок того, що культура клітин ниркових канальців знаходиться на полімерному носії та забезпечує зворотну реабсорбцію води та корисних речовин, так само як це відбувається в нормі. Це дозволяє значно підвищити ефективність діалізу і навіть повністю відмовитись від необхідності трансплантації донорської нирки.

Гемодіалізатор

Інакше, штучна нирка - апарат для тимчасового заміщення функції виділення нирок. Штучну нирку використовують для звільнення крові від продуктів обміну, корекції електролітно-водного та кислотно-лужного балансів при гострій та хронічній нирковій недостатності, а також для виведення діалізуючих токсичних речовин при отруєннях та надлишку води при набряках.

Функція

Основною функцією є очищення крові від різних токсичних речовин, у тому числі продуктів метаболізму. При цьому обсяг крові у межі організму залишається постійним.

2. Штучне серце

Серце – порожнистий м'язовий орган. Його маса у дорослої людини складає 250-300 грам. Скорочуючись, серце працює як насос, проштовхуючи кров судинами і забезпечуючи її безперервний рух. При зупинці серця настає смерть, тому що припиняється доставка тканинам поживних речовин, а також звільнення тканин від продуктів розпаду.

Від створ ня «серця» до нашого часу.

Творцем штучного серця був В. П. Деміхов ще в 1937 р. З часом цей пристрій зазнав колосальних перетворень у розмірах і способах використання Штучне серце - механічний прилад, який тимчасово бере на себе функцію кровообігу, якщо серце пацієнта не може повноцінно забезпечувати організм достатньою кількістю крові. Істотним його недоліком є потреба у постійній підзарядці від електромережі.

У 2009 році ще не було створено ефективного імплантованого людині протеза щирого серця. Ряд провідних кардіохірургічних клінік проводить успішні часткові заміни органічних компонентів на штучні. Станом на 2010 рік існують прототипи ефективних протезів всього серця, які штучно імплантуються людині. штучний протез імплантований

В даний час протез серця розглядаються як тимчасовий захід, що дозволяє пацієнту з тяжкою серцевою патологією дожити до моменту пересадки серця.

Модель серця .

Вітчизняні вчені та конструктори розробили низку моделей під загальною назвою «Пошук». Це чотирикамерний протез серця із шлуночками мішчастого типу, призначений для імплантації в ортотопічну позицію.

У моделі розрізняють ліву та праву половини, кожна з яких складається зі штучного шлуночка та штучного передсердя. Складовими елементами штучного шлуночка є: корпус, робоча камера, вхідний та вихідний клапани. Корпус шлуночка виготовляється із силіконової гуми методом нашарування. Матриця занурюється в рідкий полімер, виймається і висушується - і так щоразу, поки на поверхні матриці не створюється багатошарова плоть серця. Робоча камера формою аналогічна корпусу. Її виготовляли із латексної гуми, а потім із силікону. Конструктивною особливістю робочої камери є різна товщина стінок, у яких розрізняють активні та пасивні ділянки. Конструкція розрахована таким чином, що навіть при повній напрузі активних ділянок протилежні стінки робочої поверхні камери не стикаються між собою, чим усувається травма формених елементів крові.

Російський конструктор Олександр Дробишев, незважаючи на всі труднощі, продовжує створювати нові сучасні конструкції «Пошуку», які будуть значно дешевшими від зарубіжних зразків.

Одна з найкращих на сьогодні закордонних систем «Штучне серце» «Новакор» коштує 400 тисяч доларів. З нею можна цілий рік вдома чекати на операції. У кейсі-валізі «Новакора» знаходяться два пластмасові шлуночки. На окремому візку зовнішній сервіс – комп'ютер управління, монітор контролю, який залишається в клініці на очах у лікарів. Вдома, з хворим на блок живлення, акумуляторні батареї, які змінюються і заряджаються від мережі. Завдання хворого – стежити за зеленим індикатором ламп, що показують заряд акумуляторів.

3. Штучна шкіра

Стадія розробки: дослідники на порозі створення справжньої шкіри

Створена 1996 року штучна шкіра використовується для пересадки пацієнтам, чий шкірний покрив був сильно пошкоджений сильними опіками. Метод полягає у зв'язуванні колагену, отриманого з хрящів тварин, з глікозаміногліканом (ГАГ) для розвитку моделі позаклітинної матриці, яка створює основу для нової шкіри. У 2001 році на основі цього методу була створена штучна шкіра, що самовідновлюється.

Ще одним проривом у галузі створення штучної шкіри стала розробка англійських вчених, які відкрили дивовижний метод регенерації шкіри. Створені в лабораторних умовах клітини, що генерують колаген, відтворюють реальні клітини людського організму, які дають шкірі старіти. З віком кількість цих клітин зменшується і шкіра починає покриватися зморшками. Штучні клітини, введені безпосередньо в зморшки, починають виробляти колаген, і шкіра починає відновлюватися.

У 2010 році – вчені з університету Гранади створили штучну людську шкіру за допомогою тканинної інженерії на основі арагозо-фібринного біоматеріалу.

Штучна шкіра була щеплена мишам і показала оптимальні результати у плані розвитку, мейозу та функціональності. Це відкриття дозволить знайти клінічне застосування, а також застосування в лабораторних тестах на тканинах, що, у свою чергу, дозволить уникнути використання лабораторних тварин. Більше того, відкриття може бути використане для розробки нових підходів до лікування шкірних патологій.

Дослідження проводив Хосе Марія Хіменес Родрігес (Jose Maria Jimenez Rodriguez) з дослідницької групи тканинної інженерії при факультеті гістології Університету Гранади під керівництвом професорів Мігеля Аламіноса Мінгоранса (Miguel Alaminos Mingorance), Антоніо Кампоса Муносоя (Antonio Labrador Molina).

Дослідники спочатку вибрали клітини, які згодом мали бути використані для створення штучної шкіри. Потім проаналізували розвиток культури в лабораторних умовах і зрештою провели контроль якості шляхом щеплення тканин мишам. З цією метою було розроблено кілька технік імунофлуоресцентної мікроскопії. Вони дозволили вченим оцінити такі фактори, як клітинна проліферація, наявність маркерів морфологічної диференціації, експресія цитокреатину, інволюкрину та філагріну; ангіогенез та зростання штучної шкіри в організмі реципієнта.

Для експериментів дослідники взяли невеликі частини людської шкіри шляхом біопсії у пацієнтів після пластичних операцій у лікарні University Hospital Virgen de las Nieves у Гранаді. Звичайно, за згодою пацієнтів.

Для створення штучної шкіри був використаний людський фібрин із плазми здорових донорів. Потім дослідники додали транексамову кислоту (для запобігання фібринолізу), хлорид кальцію (для запобігання коагуляції фібрину) та 0,1% арагози (aragose). Ці замінники були щеплені на спини голих мишей з метою спостереження їх розвитку у природних умовах.

Шкіра, створена в лабораторії, показала добрий рівень біосумісності. Відторгнення, розбіжності чи інфекції виявлено був. Плюс шкіра на всіх тваринах у дослідженні виявила грануляцію через шість днів після імплантації. Рубцювання завершилося наступні двадцять днів.

Експеримент, проведений в Університеті Гранади, став першим у ході якого штучна шкіра була створена з дермою на основі арагозо-фібринного біоматеріалу. До цього часу використовувалися інші біоматеріали на кшталт колагену, фібрину, полигликолиевой кислоти, хітозану тощо.

4. Штучний кишечник

У 2006 році англійські вчені сповістили світ про створення штучного кишечника, здатного точно відтворити фізичні та хімічні реакції, що відбуваються в процесі травлення.

Орган зроблений із спеціального пластику та металу, які не руйнуються та не піддаються корозії.

Тоді була вперше в історії проведена робота, яка демонструвала, як плюрипотентні стовбурові клітини людини в чашці Петрі можуть бути зібрані в тканину організму з тривимірною архітектурою і типом зв'язків, властивих тілі, що природно розвинулася.

Штучна кишкова тканина може стати терапевтичним засобом №1 для людей, які страждають на некротичний ентероколіт, запалення кишечника і синдром короткого кишечника.

У ході досліджень група вчених під керівництвом доктора Джеймса Уеллса використовувала два типи плюрипотентних клітин: ембріональні людські стовбурові клітини та індуковані, отримані шляхом перепрограмування клітин людської шкіри.

Ембріональні клітини називають плюрипотентними, тому що вони здатні перетворюватися на будь-який з 200 різних типів клітин людського організму. Індуковані клітини підходять для «зачісування» генотипу конкретного донора, без ризику подальшого відторгнення та пов'язаних із цим ускладнень. Це новий винахід науки, тому поки неясно, чи мають індуковані клітини дорослого організму тим самим потенціалом, що і клітини зародка.

Штучна тканина кишечника була «випущена» у двох видах, зібрана з двох різних типів стовбурових клітин.

Щоб перетворити окремі клітини на тканину кишечника, знадобилося багато часу та сил. Вчені збирали тканину, використовуючи хімікати, і навіть білки, які називають чинниками зростання. У пробірці жива речовина росла так само, як і в ембріоні людини, що розвивається. Спочатку виходить так звана ендодерма, з якої виростають стравохід, шлунок, кишки та легені, а також підшлункова залоза та печінка. Але медики дали команду ендодермі розвинутися тільки в первинні клітини кишечника. На їхнє зростання до відчутних результатів знадобилося 28 днів. Тканина дозріла і набула абсорбційної та секреторної функціональності, властивої здоровому травному тракту людини. У ній також з'явилися й специфічні стовбурові клітини, з якими працювати буде значно легше.

5. Штучна крове

Донорів крові завжди не вистачає - клініки забезпечені препаратами крові всього на 40% від норми. Для проведення однієї операції на серці із використанням системи штучного обігу потрібна кров 10 донорів. Є ймовірність, що проблему допоможе вирішити штучна кров – її як конструктор вже почали збирати вчені. Створено синтетичні плазма, еритроцити та тромбоцити.

Створення «крові»

Плазма – один з основних компонентів крові, її рідка частина. "Пластикова плазма", створена в університеті Шеффілда (Великобританія), може виконувати всі функції справжньої та абсолютно безпечна для організму. До її складу входять хімічні речовини, здатні переносити кисень та поживні речовини. На сьогоднішній день штучна плазма призначена для порятунку життя в екстремальних ситуаціях, але найближчим часом її можна буде використовувати повсюдно.

Що ж, вражає. Хоча і трохи страшнувато припустити, що всередині тебе тече рідкий пластик, точніше, пластикова плазма. Адже, щоб стати кров'ю, її ще треба наповнити еритроцитами, лейкоцитами, тромбоцитами. Допомогти британським колегам із «кривавим конструктором» вирішили фахівці з Каліфорнійського університету (США). Вони розробили повністю синтетичні еритроцити з полімерів, здатні переносити кисень та поживні речовини від легень до органів і тканин і назад, тобто виконувати основну функцію справжніх червоних кров'яних клітин. Крім того, вони можуть доставляти до клітин лікарські препарати. Вчені впевнені, що найближчими роками завершаться всі клінічні випробування штучних еритроцитів, і їх можна буде застосовувати для переливання. Щоправда, попередньо розбавивши їх у плазмі – хоч у природній, хоч у синтетичній.

Не бажаючи відставати від каліфорнійських колег штучні тромбоцити розробили вчені з університету Case Western Reserve штату Огайо. Якщо бути точним, то це не зовсім тромбоцити, а їх синтетичні помічники, які теж складаються з полімерного матеріалу. Їхнє головне завдання - створити ефективне середовище для склеювання тромбоцитів, що необхідно для зупинки кровотечі. Зараз у клініках для цього використовують тромбоцитарну масу, але її отримання - справа копітка і досить довга. Потрібно знайти донорів, зробити суворий відбір тромбоцитів, які до того ж зберігаються не більше 5 діб і схильні до бактеріальних інфекцій. Поява штучних тромбоцитів знімає усі ці проблеми. Отже, винахід стане хорошим помічником і дозволить лікарям не боятися кровотеч.

Справжня чи штучна кров. Що краще?

Термін "штучна кров" трохи неточний. Справжня кров виконує велику кількість завдань. Якщо буде створена повноцінна штучна кров, здатна повністю замінити справжню, це буде справжній прорив у медицині.

Штучна кров виконує дві основні функції:

1) збільшує обсяг кров'яних тілець

2) виконує функції збагачення киснем.

У той час як речовина, що збільшує обсяг кров'яних тілець, вже давно використовується в лікарнях, киснева терапія поки що перебуває в стадії розробки та клінічних досліджень.

Передбачувані переваги та недоліки штучної крові

Гідність Недоліки

відсутність ризику зараження вірусами побічні ефекти

сумісність із будь-якою групою крові токсичність

при переливанні

виробництво в лабораторних умовах дорожнеча

відносна легкість зберігання

6. Штучна легеня

Американські вчені з Єльського університету під керівництвом Лаури Нікласон зробили прорив: їм вдалося створити штучну легеню і пересадити її щурам. Також окремо було створено легке, що працює автономно та імітує роботу цього органу

Треба сказати, що людська легеня є складним механізмом. Площа поверхні однієї легені у дорослої людини становить близько 70 квадратних метрів, зібраних так, щоб забезпечувати ефективне перенесення кисню та вуглекислого газу між кров'ю та повітрям. Але тканину легені важко відновлювати, тому зараз єдиний спосіб замінити пошкоджені ділянки органу - пересадка. Ця процедура дуже ризикована через високий відсоток відторгнень. Згідно зі статистикою, через десять років після трансплантації живими залишаються лише 10-20% пацієнтів.

«Штучне легке» є пульсуючим насосом, який подає повітря порціями з частотою 40-50 разів на хвилину. Звичайний поршень для цього не підходить, в струм повітря можуть потрапити частинки матеріалу його частин, що труться або ущільнювача. Тут і в інших подібних пристроях використовують хутра з гофрованого металу або пластику - сильфони. Очищене та доведене до необхідної температури повітря подається безпосередньо в бронхи.

7. Штучні кістки

Медики з Імперіал коледжу в Лондоні стверджують, що їм вдалося виготовити кістковий матеріал, який найбільш схожий за своїм складом справжні кістки і має мінімальні шанси на відторгнення. Нові штучні кісткові матеріали фактично складаються з трьох хімічних сполук, які симулюють роботу справжніх клітин кісткової тканини.

Медики та фахівці з протезування по всьому світу зараз ведуть розробки нових матеріалів, які могли б послужити повноцінною заміною кісткової тканини в організмі людини.

Втім, на сьогодні вчені створили лише подібні до кісток матеріали, пересаджувати які замість справжніх кісток, нехай і зламаних, досі не доводилося. Основна проблема таких псевдо-кісткових матеріалів полягає в тому, що їх організм не розпізнає як «рідні» кісткові тканини і не приживається до них. У результаті, в організмі пацієнта з пересадженими кістками можуть початися масштабні процеси відторгнення, що в найгіршому варіанті може навіть призвести до масштабного збою в імунній системі та смерті пацієнта.

Мозкові протези

Мозкові протези - дуже складне, проте можливе завдання. Вже сьогодні можливе впровадження в людський мозок спеціального чіпа, який відповідатиме за короткочасну пам'ять та просторові відчуття. Такий чіп стане незамінним елементом для індивідуумів, які страждають на нейродегенеративні недуги. Мозкові протези поки що тільки тестуються, проте результати досліджень показують, що людство має всі шанси замінити частин мозку у майбутньому.

Штучні руки.

Штучні руки у ХІХ ст. поділялися на "робочі руки" та "руки косметичні", або предмети розкоші.

Для муляра або чорнороба обмежувалися накладенням на передпліччя або плече бандажа зі шкіряної гільзи з арматурою, до якої прикріплювався відповідний професії робочого інструменту - кліщі, кільце, гачок тощо.

Косметичні штучні руки, дивлячись по заняттях, способу життя, ступеня освіти та інших умов, були більш менш складні. Штучна рука могла мати форму природної, у витонченій лайковій рукавичці, здатна виконувати тонкі роботи; писати і навіть тасувати карти (як відома рука генерала Давидова).

Якщо ампутація не досягла ліктьового суглоба, то з допомогою штучної руки можна було повернути функцію верхньої кінцівки; але якщо ампутоване верхнє плече, то робота рукою була можлива лише за допомогою об'ємних, дуже складних апаратів, що вимагають великого зусилля.

Крім останніх, штучні верхні кінцівки складалися з двох шкіряних або металевих гільз для верхнього плеча і передпліччя, які над ліктьовим суглобом рухомо з'єднані в шарнірах за допомогою металевих шин. Пензель був зроблений з легкого дерева і нерухомо прикріплений до передпліччя або ж рухливий. У суглобах кожного пальця були пружини; від кінців пальців йдуть кишкові струни, які з'єднувалися позаду кістового суглоба і тривали у вигляді двох міцніших шнурків, причому один, пройшовши по валиках через ліктьовий суглоб, прикріплювався на верхньому плечі до пружини, інший, також рухаючись на блоці, вільно закінчувався. Якщо бажають при витягнутому плечі зберегти пальці стиснутими, то це вушко вішають на гудзик, що є на верхньому плечі. При довільному згинанні ліктьового суглоба пальці стулялися в цьому апараті і закривалися, якщо плече зігнуте під прямим кутом.

Для замовлень штучних рук достатньо було вказати заходи довжини та обсягу кукси, а також здорової руки, і пояснити техніку мети, яким вони повинні служити.

Протези для рук повинні мати всі необхідні властивості, наприклад, функцію закриття і відкриття кисті, утримання і випускання з рук будь-якої речі, і протез повинен мати вигляд, який якомога точніше копіює втрачену кінцівку. Існують активні та пасивні протези рук.

Пасивні лише копіюють зовнішній вигляд руки, а активні, які діляться на біоелектричні та механічні, виконують набагато більше функцій. Механічна кисть досить точно копіює справжню руку, тому будь-яка людина з ампутацією зможе розслабитися серед людей, а також зможе брати предмет і випускати його. Бандаж, який кріпиться на плечовому поясі, наводить кисть у рух.

Біоелектричний протез працює завдяки електродам, які зчитують струм, який виробляється м'язами під час скорочення, сигнал передається на процесор і протез рухається.

Штучні ноги

Для людини з фізичним ушкодженням нижніх кінцівок, звичайно, важливі якісні протези для ніг.

Саме від рівня ампутації кінцівки і залежатиме правильний вибір протеза, який замінить і зможе навіть відновити безліч функцій, які були властиві кінцівці.

Існують протези для людей, як молодих, так і літніх людей, а також для дітей, спортсменів, і тих, хто, незважаючи на ампутацію, веде таке ж активне життя. Протез високого класу складається із системи стоп, колінних шарнірів, адаптерів, зроблених із матеріалу високого класу та підвищеної міцності. Зазвичай при виборі протезу звертають пильну увагу на майбутні фізичні навантаження пацієнта і на вагу його тіла.

За допомогою високоякісного протезу людина зможе жити, як і раніше, практично не відчуваючи незручностей і навіть виконувати ремонт у будинку, закуповувати покрівельні матеріали та робити інші види силових робіт.

Найчастіше всі окремі деталі протеза роблять із найміцніших матеріалів, наприклад, з титану або легованої сталі.

Якщо людина важить до 75 кг, йому підбирають легші протези з інших сплавів. Існують невеликі модулі спеціально розроблені для дітей від 2 до 12 років. Для багатьох людей з ампутацією стала справжнім порятунком поява протезно-ортопедичних компаній, які виконують протези на замовлення рук та ніг, виготовляють корсети, устілки, ортопедичні апарати.

Висновок

Сучасна медична техніка дозволяє замінювати повністю чи частково хворі органи людини. Електронний водій ритму серця, підсилювач звуку для людей, які страждають на глухоту, кришталик зі спеціальної пластмаси - ось тільки деякі приклади використання техніки в медицині. Все більшого поширення набувають також біопротези, які рухаються мініатюрними блоками живлення, які реагують на біоструми в організмі людини.

Під час найскладніших операцій, що проводяться на серці, легенях або нирках, неоціненну допомогу медикам надають «Апарат штучного кровообігу», «Штучне легке», «Штучне серце», «Штучна нирка», які приймають на себе функції органів, що оперуються, дозволяють на час призупинити. їхню роботу.

Таким чином, штучні органи мають велике значення у сучасній медицині.

переліквикористаної літератури

1. Штучна нирка та її клінічне застосування, М., 1961; Fritz К. W., Hдmodialyse, Stuttg., 1966.

2. Буреш Я. Електрофізіологічні методи дослідження. Медіїна. М., 1973.

3. Трансплантація органів та тканин у багатопрофільному науковому центрі, Москва, 2011, 420 стор під ред. М.Ш. Хубуття.

4. Відторгнення трансплантованого серця. Москва, 2005, 240 стор. Співавтори: В. І. Шумаков та О. П. Шевченко.

5. . Галлетті П. М., Брічер Г. А., Основи та техніка екстракорпорального кровообігу, пров. з англ., М., 1966

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Створення штучних органів як один із важливих напрямів сучасної медицини. Значення вибору матеріалів, адекватного поставленої мети інженерного рішення. Штучна кров, кровоносні судини, кишечник, серце, кістки, матка, шкіра, кінцівки.

презентація , додано 14.03.2013

Захворювання вен нижніх кінцівок. Венозні дисплазії, варикозне розширення вен нижніх кінцівок, гострий тромбофлебіт поверхневих вен, гострі тромбози глибоких нижніх вен. Посттромбофлебітичний синдром, тромбоемболія легеневої артерії.

реферат, доданий 15.03.2009

Протези, у яких поєднання окремих частин виробляється бюгелем. Фіксація протезу в ротовій порожнині. Бюгельні протези на коронках. 5 типів опорно-утримуючих кламерів. Відмінності бюгельних протезів з інших видів знімних конструкцій.

презентація , доданий 14.11.2016

Вивчення знімних протезів, таких як пластмасові пластинчасті протези, пластмасові пластинчасті іммедіатпротези, бюгельні протези, знімні сектори, сегменти зубних рядів. Протези на телескопічних коронках. Догляд за пластинним знімним протезом.

контрольна робота , доданий 17.11.2010

Топографічні особливості ротової порожнини при повній відсутності зубів, рухливість і податливість. Розгляд основних методів встановлення штучних зубів. Опис припасування та накладання протезів. Виготовляє знімні протези з м'якою підкладкою.

презентація , доданий 11.12.2014

Вивчення джерел та особливостей застосування стовбурових клітин. Дослідження технології вирощування штучних органів на основі стволових клітин. Переваги біологічного принтера. Характеристика механічних та електричних штучних органів.

презентація , доданий 20.04.2016

Один із важливих напрямів сучасної медицини - створення штучних органів. Штучне серце, легені (оксігенатори), нирка (гемодіаліз). Технічні пристрої: гемооксигенератори, кардіопротези. Кардіостимулятори. Кардіовертер-дифібрилятор.

презентація , доданий 08.05.2015

Огляд та порівняльна характеристика штучних клапанів. Штучні клапани. Дискові та двостулкові механічні штучні клапани серця. Штучне серце та шлуночки, їх характеристика, принцип роботи та особливості.

реферат, доданий 16.01.2009

Клінічні прояви варикозного розширення вен нижніх кінцівок, симптоми. Пігментація шкіри, вторинний екзематозний дерматит та трофічні виразки. Венозна гіпертензія, неспроможність прямих перфорантних вен та дисфункція м'язово-венозної помпи.

реферат, доданий 15.03.2009

Хронічні облітеруючі захворювання артерій нижніх кінцівок як уроджені чи набуті порушення прохідності артерій як стенозу чи оклюзії. Хронічна ішемія тканин нижніх кінцівок різної виразності та зміни у клітинах.

Трансплантація - Пересадка органів - Eurodoctor.ru - 2010

Ідеї про заміну хворих на здорові органи виникли в людини ще кілька століть тому. Але недосконалі методи хірургії та анестезіології не дозволяли здійснити задумане. У світі трансплантація органів зайняла гідне місце у лікуванні термінальних стадій багатьох захворювань. Було врятовано тисячі людських життів. Але проблеми виникли з іншого боку. Катастрофічний дефіцит донорських органів, імунологічна несумісність та тисячі людей у аркушах очікування того чи іншого органу, які так і не дочекалися своєї операції.

Вчені всього світу всі хащі замислювалися над створенням штучних органів, які могли б замінити справжні за своїми функціями, і в цьому напрямі було досягнуто певних успіхів. Нам відомі штучні нирки, легені, серце, шкіра, кістки, суглоби, сітківка, кохлеарні імпланти.

Один із найнеобхідніших штучних органів – це нирка. Наразі сотні тисяч людей у світі для того, щоб жити, мають регулярно отримувати лікування гемодіалізом. Безпрецедентна «машинна агресія», необхідність дотримуватись дієти, приймати медикаменти, обмежувати прийом рідини, втрату працездатності, свободи, комфорту та різні ускладнення з боку внутрішніх органів супроводжують цю терапію.

Штучна вентиляція легень (ШВЛ) – ефективний засіб інтенсивної терапії, що забезпечує газообмін, має всі необхідні режими для забезпечення різних варіантів вентиляції легень. Але як самостійне лікування малоефективно, всі переваги цього методу проявляються у комплексній терапії основного захворювання. При тривалому застосуванні також можливий розвиток різноманітних ускладнень.

Принципи створення штучного серця були розроблені В. П. Деміховим ще в 1937 р. З часом цей пристрій зазнав колосальних перетворень у розмірах і способах використання Штучне серце - механічний прилад, який тимчасово бере на себе функцію кровообігу, якщо серце пацієнта не може повноцінно забезпечувати організм достатньою кількістю крові. Істотним його недоліком є потреба у постійній підзарядці від електромережі.

Всі ці пристрої можна розглядати як тимчасову міру, поки пацієнт чекає на орган для пересадки. Всі вони далекі від досконалості і завдають хворому масу незручностей.

Ідеальний штучний орган повинен відповідати наступним параметрам:

його можна імплантувати в організм людини;
він немає повідомлення з довкіллям;
виготовлений з легкого, міцного матеріалу, що володіє високою біологічною сумісністю;
повністю моделює функції природного аналога.

На початку ХХІ століття виникли передумови появи принципово нових підходів до відновлення функцій життєво важливих органів, заснованих на технологіях клітинної та тканинної хірургії.

Сучасна медична техніка дозволяє замінювати повністю чи частково хворі органи людини. Електронний водій ритму серця, підсилювач звуку для людей, які страждають на глухоту, кришталик зі спеціальної пластмаси – ось тільки деякі приклади використання техніки в медицині. Все більшого поширення набувають також біопротези, які рухаються мініатюрними блоками живлення, які реагують на біоструми в організмі людини.

«Штучне легке» є пульсуючим насосом, який подає повітря порціями з частотою 40 50 разів на хвилину. Звичайний поршень для цього не підходить: в струм повітря можуть потрапити частинки матеріалу його частин, що труться або ущільнювача. Тут і в інших подібних пристроях використовують хутра з гофрованого металу або пластику - сильфон. Очищене та доведене до необхідної температури повітря подається безпосередньо в бронхи.

"Апарат штучного кровообігу" влаштований аналогічно. Його шланги підключаються до кровоносних судин хірургічним шляхом.

Перша спроба заміщення функції серця механічним аналогом було зроблено ще 1812 року. Однак досі серед безлічі виготовлених апаратів немає цілком задовольняючого лікарів.

У моделі розрізняють ліву та праву половини, кожна з яких складається зі штучного шлуночка та штучного передсердя.

Складовими елементами штучного шлуночка є: корпус, робоча камера, вхідний та вихідний клапани. Корпус шлуночка виготовляється із силіконової гуми методом нашарування. Матриця занурюється в рідкий полімер, виймається і висушується - і так щоразу, поки на поверхні матриці не створюється багатошарова плоть серця.

Робоча камера формою аналогічна корпусу. Її виготовляли із латексної гуми, а потім із силікону. Конструктивною особливістю робочої камери є різна товщина стінок, у яких розрізняють активні та пасивні ділянки. Конструкція розрахована таким чином, що навіть при повній напрузі активних ділянок протилежні стінки робочої поверхні камери не стикаються між собою, чим усувається травма формених елементів крові.

Одна з найкращих на сьогодні закордонних систем «Штучне серце» «Новакор» коштує 400 тисяч доларів. З нею можна цілий рік вдома чекати на операції.

У кейсі валізці «Новакору» знаходяться два пластмасові шлуночки. На окремому візку – зовнішній сервіс: комп'ютер управління, монітор контролю, що залишається у клініці на очах лікарів. Будинки з хворим – блок живлення, акумуляторні батареї, які змінюються та заряджаються від мережі. Завдання хворого – стежити за зеленим індикатором ламп, що показують заряд акумуляторів.

Апарати «Штучна нирка» працюють вже досить давно та успішно застосовуються медиками.

Ще в 1837 році, вивчаючи процеси руху розчинів через напівпроникні мембрани, Т. Грехен вперше застосував і ввів у вживання термін «діаліз» (від грецького dialisis – відділення). Але лише 1912 року з урахуванням цього у США було сконструйовано апарат, з допомогою якого його автори проводили експериментально видалення саліцилатів із крові тварин. В апараті, названому ними «штучна нирка», як напівпроникну мембрану були використані трубочки з колодію, якими текла кров тварини, а зовні вони омивали ізотонічним розчином хлориду натрію. Втім, колодій, застосований Дж. Абелем, виявився досить крихким матеріалом і надалі інші автори для діалізу пробували інші матеріали, такі як кишечник птахів, плавальний бульбашок риб, очеревину телят, очерет, папір.

Для запобігання згортанню крові використовували гірудин – поліпептид, що міститься в секреті слинних залоз медичної п'явки. Ці два відкриття і з'явилися прототипом всіх подальших розробок в області очищення нирки.

Якими б не були удосконалення в цій галузі, принцип поки що залишається одним і тим самим. У будь-якому варіанті «штучна нирка» включає наступні елементи: напівпроникна мембрана, з одного боку якої тече кров, а з іншого боку – сольовий розчин. Для запобігання згортанню крові використовують антикоагулянти – лікарські речовини, що зменшують згортання крові. У цьому випадку відбувається вирівнювання концентрацій низькомолекулярних сполук іонів, сечовини, креатиніну, глюкози та інших речовин з малою молекулярною масою. При збільшенні пористості мембрани виникає переміщення речовин із більшою молекулярною масою. Якщо ж до цього процесу додати надлишковий гідростатичний тиск з боку крові або негативний тиск з боку розчину, що омиває, то процес перенесення буде супроводжуватися і переміщенням води - конвекційний масообмін. Для перенесення води можна скористатися осмотичним тиском, додаючи в діалізат осмотично активні речовини. Найчастіше з цією метою використовували глюкозу, рідше фруктозу та інші цукри та ще рідше продукти іншого хімічного походження. При цьому, вводячи глюкозу у великих кількостях, можна отримати дійсно виражений дегідратаційний ефект, проте підвищення концентрації глюкози в діалізаті вище деяких значень не рекомендується через можливість розвитку ускладнень.

Нарешті, можна взагалі відмовитися від розчину (діалізату), що омиває мембрану, і отримати вихід через мембрану рідкої частини крові: вода і речовини з молекулярною масою широкого діапазону.

У 1925 році Дж. Хаас провів перший діаліз у людини, а в 1928 році він використовував гепарин, оскільки тривале застосування гірудину було пов'язане з токсичними ефектами, та й сам його вплив на згортання крові було нестабільним. Вперше гепарин був застосований для діалізу в 1926 році в експерименті Х. Нехельсом і Р. Лімом.

Діалізатор – серце «штучної нирки», і тому основні зусилля хіміків та інженерів завжди були спрямовані на вдосконалення саме цієї ланки в складній системі апарату в цілому. Однак технічна думка не залишала поза увагою і апарат як такий.

У 1960-х роках виникла ідея застосування про центральних систем, тобто апаратів «штучна нирка», у яких діалізат готували з концентрату – суміші солей, концентрація яких у 30 34 разу перевищувала концентрацію в крові хворого.

Комбінація діалізу «на злив» та техніки рециркуляції була використана в ряді апаратів «штучна нирка», наприклад, американською фірмою «Travenol». У цьому випадку близько 8 літрів діалізату з великою швидкістю циркулювало в окремій ємності, в яку був поміщений діалізатор і яку кожну хвилину додавали по 250 мілілітрів свіжого розчину і стільки ж викидали в каналізацію.

Спочатку для гемодіалізу використовували просту водопровідну воду, потім через її забрудненість, зокрема мікроорганізмами, пробували застосовувати дистильовану воду, але це виявилося дуже дорогою і малопродуктивною справою. Радикально питання було вирішено після створення спеціальних систем підготовки водопровідної води, куди входять фільтри для її очищення від механічних забруднень, заліза та його оксидів, кремнію та інших елементів, іонообмінні смоли для усунення жорсткості води та встановлення так званого «зворотного» осмосу.

Багато зусиль витрачено на вдосконалення моніторних систем апаратів «штучна нирка». Так, крім постійного стеження за температурою діалізату, стали постійно спостерігати за допомогою спеціальних датчиків та за хімічним складом діалізату, орієнтуючись на загальну електропровідність діалізату, яка змінюється при зниженні концентрації солей і підвищується при збільшенні такої.

Після цього в апаратах «штучна нирка» стали застосовувати іоно-селективні проточні датчики, які постійно стежили б за іонною концентрацією. Комп'ютер же дозволив керувати процесом, вводячи з додаткових ємностей елементи, що бракують, або змінювати їх співвідношення, використовуючи принцип зворотного зв'язку.

Величина ультрафільтрації в ході діалізу залежить не тільки від якості мембрани, у всіх випадках вирішальним фактором є трансмембранний тиск, тому в моніторах стали широко застосовувати датчики тиску: ступінь розрідження діалізу, величина тиску на вході і виході діалізатора. Сучасна техніка, що використовує комп'ютери, дозволяє програмувати ультрафільтрацію.

Виходячи з діалізатора, кров потрапляє у вену хворого через повітряну пастку, що дозволяє судити на око про приблизну величину кровотоку, схильність крові до згортання. Для попередження повітряної емболії ці пастки постачають повітропроводами, за допомогою яких регулюють у них рівень крові. В даний час у багатьох апаратах на повітряні пастки надягають ультразвукові або фотоелектричні детектори, які автоматично перекривають венозну магістраль при падінні в пастці рівня крові нижче заданого.

Нещодавно вчені створили прилади, які допомагають людям, які втратили зір – повністю чи частково.

Диво окуляри, наприклад, розроблено у науково-впровадницькій виробничій фірмі «Реабілітація» на основі технологій, які використовувалися раніше лише у військовій справі. Подібно до нічного прицілу, прилад діє за принципом інфрачервоної локації. Чорно матове скло окулярів насправді є пластинами з оргскла, між якими укладено мініатюрний локаційний пристрій. Весь локатор разом із очковою оправою важить близько 50 грамів – приблизно стільки ж, скільки й звичайні окуляри. І підбирають їх, як і окуляри для зрячих, суворо індивідуально, щоб було зручно і красиво. Лінзи не тільки виконують свої прямі функції, але і прикривають дефекти очей. З двох десятків варіантів кожен може вибрати для себе найбільш вдалий.

Користуватися окулярами зовсім не важко: треба надіти їх та включити живлення. Джерелом енергії для них є плоский акумулятор розмірами з пачку сигарет. Тут же, у блоці, міститься і генератор.

Випромінені їм сигнали, натрапивши на перешкоду, повертаються назад і вловлюються «лінзами приймачами». Прийняті імпульси посилюються, порівнюються з пороговим сигналом, і, якщо є перешкода, зараз звучить зумер – тим голосніше, чим ближче до неї підійшла людина. Дальність дії приладу можна регулювати за допомогою одного з двох діапазонів.

Роботи зі створення електронної сітківки успішно ведуться американськими фахівцями НАСА та Головного центру при університеті Джона Гопкінса.

Спочатку вони постаралися допомогти людям, у яких ще збереглися деякі залишки зору. «Для них створено телеок, – пишуть у журналі «Юний технік» С. Григор'єв та Є. Рогов, – де замість лінз встановлені мініатюрні телеекрани. Так само мініатюрні відеокамери, розташовані на оправі, пересилають у зображення все, що потрапляє в поле зору звичайної людини. Однак для слабозорого картина ще й дешифрується за допомогою вбудованого комп'ютера. Такий прилад особливих чудес не створює і сліпих зрячими не робить, вважають фахівці, але дозволить максимально використати зорові здібності, що ще залишилися в людини, полегшить орієнтацію.

Наприклад, якщо в людини залишилася хоча б частина сітківки, комп'ютер «розщепить» зображення таким чином, щоб людина могла бачити навколишнє хоча б за допомогою периферійних ділянок, що збереглися.

За оцінками розробників, подібні системи допоможуть приблизно 2,5 мільйонів людей, які страждають на дефекти зору. Ну а як бути з тими, у кого сітківка майже повністю втрачена? Для них вчені центру очей, що працює при університеті Дюка (штат Північна Кароліна), освоюють операції з вживлення електронної сітківки. Під шкіру імплантуються спеціальні електроди, які, будучи з'єднані з нервами, передають зображення мозок. Сліпий бачить картину, що складається з окремих точок, що світяться, дуже схожу на демонстраційне табло, що встановлюють на стадіонах, вокзалах і в аеропортах. Зображення на «табло» знову створюють мініатюрні телекамери, укріплені на очковій оправі».

І, нарешті, останнє слово науки сьогодні – спроба методами сучасної мікротехнології створити нові чутливі центри на пошкодженій сітківці. Такими операціями займаються зараз у Північній Кароліні професор Рост Пропет та його колеги. Спільно із фахівцями НАСА вони створили перші зразки субелектронної сітківки, яка безпосередньо імплантується у око.

«Наші пацієнти, звісно, ніколи не зможуть милуватися полотнами Рембрандта, – коментує професор. – Однак розрізняти, де двері, а де вікно, дорожні знаки та вивіски вони таки будуть…»

100 великих чудес техніки

Санкт-Петербурзький Державний Політехнічний Університет

КУРСОВА РОБОТА

Дисципліна: Матеріали медичного застосування

Тема: Штучна легеня

Санкт-Петербург

Перелік умовних позначень, термінів та скорочень 3

1. Введення. 4

2. Анатомія дихальної системи людини.

2.1. Повітроносні шляхи. 4

2.2. Легкі. 5

2.3. Легенева вентиляція. 5

2.4. Зміни обсягу легень. 6

3. Штучна вентиляція легень. 6

3.1. Основні методи штучної вентиляції легень. 7

3.2. Показання для застосування штучної вентиляції легень. 8

3.3. Контролює адекватність штучної вентиляції легень.

3.4. Ускладнення при штучній вентиляції легень. 9

3.5. Кількісні характеристики режимів штучної вентиляції легень. 10

4. Апарат штучної вентиляції легень. 10

4.1. Принцип роботи апарату штучної вентиляції легень. 10

4.2. Медико-технічні вимоги до апарату ШВЛ. 11

4.3. Схеми подачі газової суміші пацієнту.

5. Апарат штучного кровообігу. 13

5.1. Мембранні оксигенатори. 14

5.2. Показання до екстракорпоральної мембранної оксигенації. 17

5.3. Канюляція для екстракорпоральної мембранної оксигенації. 17

6. Висновок. 18

Список використаної литературы.

Перелік умовних позначень, термінів та скорочень

ШВЛ – штучна вентиляція легень.

АТ – артеріальний тиск.

ПДКВ - позитивний тиск в кінці видиху.

АІК – апарат штучного кровообігу.

ЕКМО – екстракорпоральна мембранна оксигенація.

ВВЕКМО - веновенозна екстракорпоральна мембранна оксигенація.

ВАЕКМО – веноартеріальна екстракорпоральна мембранна оксигенація.

Гіповолемія – зменшення об'єму циркулюючої крові.

Зазвичай під цим конкретніше мається на увазі зниження обсягу плазми.

Гіпоксемія - зниження вмісту кисню в крові в результаті порушення кровообігу, підвищеної потреби тканин у кисні, зменшення газообміну в легень при їх захворюваннях, зменшення вмісту гемоглобіну в крові та ін.

Гіперкапнія - підвищений парціальний тиск (і вміст) CO2 в артеріальній крові (і в організмі).

Інтубація — введення в гортань через рот спеціальної трубки з метою усунення порушення дихання при опіках, деяких травмах, важких спазмах гортані, дифтерії гортані та її гострих набряках, що швидко дозволяються, наприклад алергічних.

Трахеостома - це штучно сформований нориць трахеї, виведений в зовнішню область шиї, для дихання, минаючи носоглотку.

У трахеостому вставляється трахеостомічна канюля.

Пневмоторакс - стан, що характеризується скупченням повітря або газу в порожнині плеври.

1. Введення.

Дихальна система людини забезпечує по-сту-п-ле-ня в ор-га-нізм ки-сло-ро-да і видалення уг-ле-ки-сло-го га-за. Транс-порт га-зов і інших не-об-хо-ди-мих ор-га-низ-му речовин осу-ще-ст-в-ля-ет-ся з по-мо-щью кро- ве-нос-ної сис-те-ми.

Функ-ція ди-ха-тель-ної сис-те-ми сво-дит-ся лише до того, що б забезпечувати кров дос-та-точ-ним ко-ли-че-ст-вом ки -сло-ро-та і видаляти з неї уг-ле-кис-лий газ. Хі-мі-че-ське вос-ста-нов-лі-ня мо-ле-ку-ляр-но-го ки-сло-ро-да з об-раз-ва-ні-єм во-ди слу -Жить для мле-ко-пі-таю-щих основ-ним іс-точ-ні-ком енер-гії. Без неї життя не може продовжуватися довше кількох секунд.

Вос-ста-нов-ле-нія ки-сло-ро-да со-пут-ст-ву-ет об-ра-зо-ва-ня CO2 .

Кі-сло-рід, що входить у CO2, не про-ис-хо-дит не-по-сред-ст-вен-но з мо-ле-ку-ляр-ного ки-сло-рода. Використання O2 і об-разування CO2 пов'язане ме-ж-ду со-бій про-ме-жу-точ-ни-ми ме-та-бо -лі-че-скі-ми ре-ак-ція-ми; тео-ре-ти-че-ськи ка-ж-дая з них триває деякий час.

Об-мін O2 і CO2 ме-ж-ду ор-га-низ-мом і сре-дой на-зи-ва-ється ди-ха-ні-єм. У вис-ших жи-вот-них про-цесс ди-ха-ня осу-ще-ст-в-ля-є-ся бла-го-да-ря ря-ду по-слі-до-ва-тель- них про-цес-сов.

1. Об-мін га-зов ме-ж-ду сре-дой і лег-ки-ми, що звичай-но обо-зна-ча-ють як "ле-гоч-ну вен-ти-ля-цію".

Об-мін га-зов ме-ж-ду аль-ве-о-ла-ми лег-ких і кров-в'ю (ле-гоч-не ди-ха-ня).

3. Об-мін га-зов ме-ж-ду кров-в'ю і тка-ня-ми. Га-зи пе-ре-хо-дять внут-ри тканини до міс-там по-тре-ле-ня (для O2) і від місць об-раз-ва-ня (для CO2) (кле- точне дихання).

Ви-па-де-ня лю-бо-го з цих про-цес-сов при-во-дит до на-ру-ше-ні-ям ди-ха-ня і соз-да-ет небезпеку для жиз -ні людини.

2.
Анатомія дихальної системи людини.

Ди-ха-тель-на сис-те-ма че-ло-ве-ка зі-стоїть з тканин і ор-га-нів, забезпе-чи-ваю-щих ле-гоч-ну вен -ти-ля-цію і ле-гоч-не ди-ха-ня. До повіт-хо-нос-них пут-тям від-но-сят-ся: ніс, по-лість но-са, но-со-глот-ка, гор-тань, тра-хея, брон-хи і бронхіо-ли.

Лег-кі складаються з брон-хі-ол і аль-ве-о-ляр-них мі-шоч-ків, а також з ар-те-рій, ка-піл-ля-рів і вен ле-гоч-но-го кола кро-во-об-ра-ще-ня. До еле-мен-там ко-ст-но-ми-шеч-ної сис-те-ми, пов'язаним з ди-ха-ні-єм, від-но-сят-ся реб-ра, між- ре-бер-ні миш-ци, діа-фраг-ма і допо-мо-га-тель-ні ди-ха-тель-ні миш-ци.

По-ду-хо-носні пу-ти.

Ніс і по-лість но-са слу-жат про-во-дя-щи-ми ка-на-ла-ми для пові-ду-ха, в ко-то-рих він на-грі-ва-є-ся , ув-лаж-ня-є-ся і фільт-ру-є-ся. По-лість но-са ви-стла-на бо-га-то вас-ку-ля-ри-зо-ван-ної слизової оболонкою. Багато-чис-лен-ні ж-ст-кі во-лос-ки, а також снаб-жен-ние рес-ніч-ка-ми епі-те-лі-аль-ні і бо-ка- ло-вид-ні клітини служать для очи-ст-ки вди-хае-мо-го пові-ду-ха від твердих дих-тиць.

У верхній частині по-лос-ти лежать нюхальні клітини.

Гор-тань лежить ме-ж-ду тра-хе-ей і кор-нем язи-ка. По-лість гор-та-ні раз-де-ле-на двома склад-ка-ми сли-зи-стої об-лоч-ки, не пов-но-стю схо-дя-щи-ми-ся по середній лінії. Про-стран-ст-во ме-ж-ду цими-ми склад-ка-ми - го-ло-со-ва щілина за-щи-ще-но пла-стін-кою во-лок-ні-сто-го хряща - над-гор-тан-ні-ком.

Тра-хея на-чи-на-ет-ся у ниж-не-го кін-ця гор-та-ні і спу-ка-ет-ся в грудну порожнину, де де-літ-ся на права -Вий і лівий бронхи; стін-ка її про-ра-зо-ва-на зі-є-ні-тель-ної тканиною і хрящом.

Част-ти, що прими-кають до пи-ще-во-ду, за-мі-ще-ни фіб-роз-ною зв'яз-кою. Пра-вий бронх звичай-но ко-ро-че і ши-ре ле-во-го. Увійшовши в легкі, головні бронхи постепенно діляться на все більш дрібні трубки (бронхіоли), самі крейдяні кі з ко-то-рих - ко-неч-ные брон-хіо-ли яв-ля-ють-ся по-след-ним еле-ментом воз-ду-хо-нос-них шляхів. Від гор-та-ні до кінцевих брон-хі-ол труб-ки ви-стла-ни мер-ца-тель-ним епі-те-лі-єм.

2.2.

У цілому легені мають вигляд губ-ча-тих, по-рис-тих до-ну-со-вид-них об-раз-ва-ний, лежа-щих в обох-их по-ло-ви-нах груд-ної по-лос-ти. Найменший структурний елемент легкого — долька складається з кінцевої бронхіоли, що веде до легальної. брон-хіо-лу та аль-ве-о-ляр-ний мішок. Стінки ле-гоч-ної брон-хіо-ли і аль-ве-о-ляр-но-го меш-ка об-ра-зу-ють уг-луб-ле-ня - аль-ве-о-ли . Така структура легень збільшує їхню дихальну поверхню, яка в 50-100 разів перевищує поверхню тіла.

Стінки аль-ве-ол складаються з одного шару епі-те-лі-аль-них клітин і ок-ру-же-ни ле-гоч-ни-ми ка-пил -ля-ра-ми. Внут-рен-ня поверх-ність аль-ве-о-ли по-кри-та по-верх-но-ст-но-ак-тив-ним ве-ще-ст-вом сур-фак-тан- том. От-дель-ная аль-ве-о-ла, тіс-но со-при-ка-саю-ся з со-сід-ні-ми струк-ту-ра-ми, має-ет фор-му не -прав-віль-но-го багато-го-гран-ні-ка і набли-зи-тель-ні роз-міри до 250 мкм.

При-ня-то вважати, що загальна поверхня аль-ве-ол, через ко-то-рую осу-ще-ст-в-ля-ет-ся га-зо-об -мен, екс-по-нен-ці-аль-но за-ві-сит від ве-са те-ла. З воз-рас-том від-ме-ча-ет-ся умень-ше-ня пло-ща-ді по-верх-но-сті аль-ве-ол.

Ка-ж-до леге-ко-ру-же-но меш-ком - плев-рой. На-руж-ний (па-ріє-таль-ний) лис-ток плев-ри при-ми-ка-є до внут-рен-ній по-верх-но-сті груд-ної стін-ки і діа-фраг -ме, внут-рен-ний (вис-це-раль-ний) по-кри-ва-є легке.

Щілина ме-ж-ду ли-ст-ка-ми на-зи-ва-є-ся плев-раль-ної по-лості. При русі грудної клітини внутрішній листок зазвичай легко ковзає по зовнішньому. Дав-ле-ня в плев-раль-ної по-лос-ті завжди менше ат-мо-сфер-ного (від-ри-ца-тель-не).

Штучні органи: людина вміє все

У ус-ло-ві-ях по-коя внут-ри-плів-раль-не дав-ле-ня у че-ло-ве-ка в середньому на 4,5 торр нижче ат-мо-сфер -но-го (-4,5 торр). Меж-плев-раль-ное про-стран-ст-во ме-ж-ду лег-ки-ми на-зы-ва-ет-ся сре-до-сте-ні-єм; у ньому на-хо-дят-ся тра-хея, зоб-на же-ле-за (ти-мус) і серце з біль-ши-ми со-су-да-ми, лім-фа-ті- че-ські вузли і пі-ще-вод.

Ле-гоч-на ар-те-рія не-сет кров від пра-во-го ж-лу-дочка серця, вона де-літ-ся на праву і ліву віт-ви, до -то-рі на-прав-ля-ють-ся до легких.

Ці ар-терії вет-в'ят-ся, слідуючи за брон-ха-ми, забезпечують великі струк-тури лег-кого і об-разу-ють ка- пил-ля-ри, оп-ле-таючі стін-ки аль-ве-ол. Повітря в аль-ве-о-лі від-де-лен від кро-ви в ка-піл-ля-рі стін-кою аль-ве-о-ли, стін-кою ка-піл-ля-ра і у деко-рих слу-ча-ях про-мі-жу-точ-ним шаром ме-ж-ду ні-ми.

З ка-пил-ля-рів кров по-сту-па-є в дрібні ве-ни, ко-то-рі в кінці кін-ців з-є-ня-ють-ся і об-ра- зу-ють ле-гоч-ні ве-ни, що дос-тав-ляють кров у лі-во перед-сер-дие.

Брон-хі-аль-ні ар-те-рії біль-шого кола також приносять кров до легеньких, а імен-но забезпечують бронхи і бронхіо -ли, лім-фа-ті-че-ські вузли, стін-ки кро-ве-нос-них со-судів і плев-ру.

Велика частина цієї крові від-те-ка-є в брон-хи-аль-ние ве-ни, а від-ту-да - в не-пар-ну (справа) і в по-лу -Не-пар-ну (слі-ва). Дуже не-велике ко-ли-че-ст-во ар-те-рі-аль-ної брон-хі-аль-ної кро-ви по-сту-па-є в ле-гоч-ні ве-ни .

10 штучних органів для створення справжньої людини

Оркестріон(Нім. Orchestrion) - назва низки музичних інструментів, принцип дії яких подібний до органу і гармоніці.

Спочатку оркестріоном називався переносний орган, сконструйований за задумом Аббата Фоглера у 1790 році. Він містив близько 900 труб, 4 мануали по 63 клавіші в кожному з них та 39 педалей. "Революційність" оркестріону Фоглера полягала в активному використанні комбінаційних тонів, що дозволило суттєво зменшити розміри лабіальних органних труб.

У 1791 році таку ж назву було надано інструменту, який створив Томас Антон Кунц у Празі. Цей інструмент був оснащений як органними трубами, так і струнами, подібними до фортепіанних. Оркестріон Кунца мав 2 мануали по 65 клавіш і 25 педалей, мав 21 регістр, 230 струн та 360 труб.

На початку XIX століття під назвою оркестріон (також оркестрина) з'явилася низка автоматичних механічних інструментів, пристосованих для імітації звучання оркестру.

Інструмент мав вигляд шафи, всередині якої був поміщений пружинний або пневматичний механізм, який при вкиданні монети наводився в дію. Розташування струн або труб інструменту було підібрано таким чином, щоб під час роботи механізму звучали певні музичні твори. Особливої популярності інструмент набув 1920-х років у Німеччині.

Пізніше оркестріон був витіснений програвачами грамофонних платівок.

Див. також

Примітки

Література

Оркестріон // Музичні інструменти: енциклопедія. – М.: Дека-ВС, 2008. – С. 428-429. – 786 с.
Оркестріон // Велика російська енциклопедія. Том 24. – М., 2014. – С. 421.
Мірек А.М.Оркестріон Фоглера // Довідник до схеми гармонік. - М: Альфред Мірек, 1992. - С. 4-5. – 60 с.
Оркестріон // Музичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія, 1990. - С. 401. - 672 с.
Оркестріон // Музична енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія, 1978. - Т. 4. - С. 98-99. – 976 с.
Herbert Jüttemann: Orchestrien aus dem Schwarzwald: Instrumente, Firmen und Fertigungsprogramme.
Bergkirchen: 2004. ISBN 3-932275-84-5.

CC© wikiredia.ru

Була створена стабільніша шкіра з функціоналом схожим на функціонал звичайної людської шкіри.

Штучний кишечник

Орган зроблений із спеціального пластику та металу, які не руйнуються та не піддаються корозії.

Ембріональні клітини називають плюрипотентними, тому що вони здатні перетворюватися на будь-який з 200 різних типів клітин людського організму.

Індуковані клітини підходять для «зачісування» генотипу конкретного донора, без ризику подальшого відторгнення та пов'язаних із цим ускладнень. Це новий винахід науки, тому поки неясно, чи мають індуковані клітини дорослого організму тим самим потенціалом, що і клітини зародка.

Штучна тканина кишечника була «випущена» у двох видах, зібрана з двох різних типів стовбурових клітин.

Щоб перетворити окремі клітини на тканину кишечника, знадобилося багато часу та сил.

Вчені збирали тканину, використовуючи хімікати, і навіть білки, які називають чинниками зростання. У пробірці жива речовина росла так само, як і в ембріоні людини, що розвивається.

Штучні органи

Спочатку виходить так звана ендодерма, з якої виростають стравохід, шлунок, кишки та легені, а також підшлункова залоза та печінка. Але медики дали команду ендодермі розвинутися тільки в первинні клітини кишечника. На їхнє зростання до відчутних результатів знадобилося 28 днів. Тканина дозріла і набула абсорбційної та секреторної функціональності, властивої здоровому травному тракту людини. У ній також з'явилися й специфічні стовбурові клітини, з якими працювати буде значно легше.

Штучна кров

Донорів крові завжди не вистачає – російські клініки забезпечені препаратами крові лише на 40% від норми.

Для проведення однієї операції на серці із використанням системи штучного обігу потрібна кров 10 донорів. Є ймовірність, що проблему допоможе вирішити штучна кров – її як конструктор вже почали збирати вчені. Створено синтетичні плазма, еритроцити та тромбоцити. Ще небагато, і ми зможемо стати Термінаторами!

Плазма– один із основних компонентів крові, її рідка частина. "Пластикова плазма", створена в університеті Шеффілда (Великобританія), може виконувати всі функції справжньої та абсолютно безпечна для організму. До її складу входять хімічні речовини, здатні переносити кисень та поживні речовини. На сьогоднішній день штучна плазма призначена для порятунку життя в екстремальних ситуаціях, але найближчим часом її можна буде використовувати повсюдно.

Вони розробили повністю синтетичні еритроцитиз полімерів, здатні переносити кисень та поживні речовини від легень до органів та тканин і назад, тобто виконувати основну функцію справжніх червоних кров'яних клітин.

Крім того, вони можуть доставляти до клітин лікарські препарати. Вчені впевнені, що найближчими роками завершаться всі клінічні випробування штучних еритроцитів, і їх можна буде застосовувати для переливання.

Щоправда, попередньо розбавивши їх у плазмі – хоч у природній, хоч у синтетичній.

Не бажаючи відставати від каліфорнійських колег, штучні тромбоцитирозробили вчені з університету Case Western Reserve штату Огайо. Якщо бути точним, то це не зовсім тромбоцити, а їх синтетичні помічники, які теж складаються з полімерного матеріалу. Їхнє головне завдання – створити ефективне середовище для склеювання тромбоцитів, що необхідно для зупинки кровотечі.

Зараз у клініках для цього використовують тромбоцитарну масу, але її отримання – справа копітка і досить довга. Потрібно знайти донорів, зробити суворий відбір тромбоцитів, які до того ж зберігаються не більше 5 діб і схильні до бактеріальних інфекцій.

Поява штучних тромбоцитів знімає усі ці проблеми. Отже, винахід стане хорошим помічником і дозволить лікарям не боятися кровотеч.

Справжня & штучна кров. Що краще?

Термін "штучна кров" трохи неточний. Справжня кров виконує велику кількість завдань. Якщо буде створена повноцінна штучна кров, здатна повністю замінити справжню, це буде справжній прорив у медицині.

Штучна кров виконує дві основні функції:

1) збільшує обсяг кров'яних тілець

2) виконує функції збагачення киснем.

3. Передбачувані переваги та недоліки Штучної крові

Штучні кістки

Медики з Імперіал коледжу в Лондоні стверджують, що їм вдалося псевдо-кістковий матеріал, який найбільш схожий за своїм складом справжні кістки і має мінімальні шанси на відторгнення.

Нові штучні кісткові матеріали фактично складаються з трьох хімічних сполук, які симулюють роботу справжніх клітин кісткової тканини.

Втім, на сьогодні вчені створили лише подібні до кісток матеріали, пересаджувати які замість справжніх кісток, нехай і зламаних, досі не доводилося.

Основна проблема таких псевдо-кісткових матеріалів полягає в тому, що їх організм не розпізнає як «рідні» кісткові тканини і не приживається до них. У результаті, в організмі пацієнта з пересадженими кістками можуть початися масштабні процеси відторгнення, що в найгіршому варіанті може навіть призвести до масштабного збою в імунній системі та смерті пацієнта.

Штучна легеня

Американські вчені з Єльського університету під керівництвом Лаури Нікласон зробили прорив: їм вдалося створити штучну легеню і пересадити її щурам.

Також окремо було створено легке, що працює автономно та імітує роботу цього органу

Треба сказати, що людська легеня є складним механізмом.

Площа поверхні однієї легені у дорослої людини становить близько 70 квадратних метрів, зібраних так, щоб забезпечувати ефективне перенесення кисню та вуглекислого газу між кров'ю та повітрям. Але тканину легені важко відновлювати, тому зараз єдиний спосіб замінити пошкоджені ділянки органу — пересадка. Ця процедура дуже ризикована через високий відсоток відторгнень.

Згідно зі статистикою, через десять років після трансплантації живими залишаються лише 10-20% пацієнтів.

«Штучне легке» є пульсуючим насосом, який подає повітря порціями з частотою 40-50 разів на хвилину. Звичайний поршень для цього не підходить, в струм повітря можуть потрапити частинки матеріалу його частин, що труться або ущільнювача. Тут, і в інших подібних пристроях використовують хутра з гофрованого металу або пластику – сильфони.

Очищене та доведене до необхідної температури повітря подається безпосередньо в бронхи.

Змінити руку? Не питання!..

Штучні руки

Штучні руки у ХІХ ст.

поділялися на "робочі руки" та "руки косметичні", або предмети розкоші.

Косметичні штучні руки, дивлячись по заняттях, способу життя, ступеня освіти та інших умов, були більш менш складні.

Штучна рука могла мати форму природної, у витонченій лайковій рукавичці, здатна виконувати тонкі роботи; писати і навіть тасувати карти (як відома рука генерала Давидова).

У суглобах кожного пальця були пружини; від кінців пальців йдуть кишкові струни, які з'єднувалися позаду кістового суглоба і тривали у вигляді двох міцніших шнурків, причому один, пройшовши по валиках через ліктьовий суглоб, прикріплювався на верхньому плечі до пружини, інший, також рухаючись на блоці, вільно закінчувався.

При довільному згинанні ліктьового суглоба пальці стулялися в цьому апараті і закривалися, якщо плече зігнуте під прямим кутом.

Існують активні та пасивні протези рук.

Бандаж, який кріпиться на плечовому поясі, наводить кисть у рух.

Штучні ноги

Для людини з фізичним ушкодженням нижніх кінцівок, звичайно, важливі якісні протези для ніг.

Сторінки:← попередня1234наступна →

Вже сьогодні технології вирощування нових органів широко використовуються в медицині та дозволяють освоювати нові методи вивчення імунної системи та різних захворювань, а також знижують потребу в трансплантатах. Пацієнти, яким зробили пересадку будь-яких органів, потребують великої кількості токсичних препаратів для придушення своєї імунної системи; інакше їхній організм може відкинути пересаджений орган. Однак завдяки розвитку тканинної інженерії пересадка органів може залишитися в минулому. Використовуючи клітини самих пацієнтів як матеріал для вирощування в лабораторії нових видів тканини, вчені відкривають нові технології створення людських органів.

Вирощування органів – перспективна біоінженерна технологія, метою якої є створення різних повноцінних життєздатних біологічних органів для людини. Поки що технологія не застосовується на людях.

Створення органів стало можливим трохи більше 10 років тому завдяки розвитку біоінженерних технологій. Для вирощування використовують стволові клітини, взяті у пацієнта. Розроблена нещодавно технологія ІПК (індуковані плюрипотентні клітини) дозволяє перепрограмувати стовбурові клітини дорослої людини так, щоб з них міг вийти будь-який орган.

Вирощування органів або тканин людини може бути як внутрішнім, так і зовнішнім (у пробірках).

Найвідоміший вчений у цій галузі – Ентоні Атала, визнаний Лікарем року-2011, голова лабораторії в Інституті регенеративної медицини Вейк Сіті (США). Саме під його керівництвом 12 років тому було створено перший штучний орган – сечовий міхур. Спочатку Атала з колегами створили штучну матрицю з біосумісних матеріалів. Потім взяли у пацієнта здорові стовбурові клітини сечового міхура та перенесли на каркас: одні зсередини, інші зовні. Через 6-8 тижнів орган був готовий до пересадки.

«Мене вчили, що нервові клітини не відновлюються, – згадував пізніше Атала. - Як же ми були вражені, коли спостерігали, як пересаджений нами сечовий міхур покривається сіткою нервових клітин! Це означало, що він, як і має бути, спілкуватися з мозком і функціонуватиме як у всіх здорових людей. Дивно, як багато істин, які ще 20 років тому здавались непорушними, спростовано, і тепер нам відчинені ворота у майбутнє».

Для створення матриксу застосовують донорські чи штучні тканини, навіть вуглецеві нанотрубки та нитки ДНК. Наприклад, шкіра, вирощена на каркасі з вуглецевих нанотрубок, у десятки разів міцніша за сталі - невразлива, як у супермена. Тільки незрозуміло, як із такою людиною потім працювати, наприклад, хірургу. Шкіру на каркасі з павукового шовку (теж міцніше стали) вже виростили. Щоправда, людині поки що не пересаджували.

А, мабуть, передова технологія - друкування органів. Придумав її той самий Атала. Метод підходить для суцільних органів і особливо гарний для трубчастих. Для перших експериментів використовували звичайний струменевий принтер. Пізніше, звісно, винайшли спеціальний.

Принцип простий, як і все геніальне. Замість чорнила різного кольору картриджі заправлені суспензіями різних типів стовбурових клітин. Комп'ютер обчислює структуру органу та задає режим друку. Він, звичайно, складніше звичайного друку на папері, в ньому багато шарів. За їх рахунок і створюється обсяг. Потім усе це має зрости. Вже вдалося «надрукувати» кровоносні судини, у тому числі складно розгалужені.

Шкіра та хрящі. Їх виростити найпростіше: достатньо було навчитися розмножувати шкірні та хрящові клітини поза організмом. Хрящі пересаджують вже близько 16 років, це досить поширена операція.

Кровоносні судини. Виростити їх трохи складніше, ніж шкіру. Адже це трубчастий орган, який складається з двох типів клітин: одні вистилають внутрішню поверхню, інші формують зовнішні стінки. Першими виростили судини японці під керівництвом професора Кадзува Накао з медичної школи Кіотського університету ще 2004 року. Трохи пізніше, 2006 року, директор Інституту стовбурової клітини університету Міннесоти в Міннеаполісі (США) Катрін Верфейл продемонструвала вирощені клітини м'язів.

Серце. Шістнадцяти дітям у Німеччині вже пересаджено клапани серця, вирощені на каркасі від свинячого серця. Двоє дітей живуть із такими клапанами вже 8 років, і клапани ростуть разом із серцем! Американо-гонконзька група вчених обіцяє розпочати пересадку «латок» для серця після інфаркту через 5 років, а англійська команда біоінженерів через 10 років планує пересаджувати ціле нове серце.

Нирки, печінка, підшлункова залоза. Як і серце, це звані суцільні органи. Вони найвища щільність клітин, тому виростити їх найважче. Вже вирішено головне питання: як зробити так, щоб вирощені клітини склали форму печінки чи нирки? Для цього беруть матрицю у формі органа, поміщають у біореактор та заповнюють клітинами.

Сечовий міхур. Найперший «орган із пробірки». Сьогодні операції з вирощування та пересадки власного «нового» сечового міхура вже зроблено кільком десяткам американців.

Верхня щелепа. Фахівці з Інституту регенеративної медицини при університеті Тампере (Фінляндія) примудрилися виростити верхню щелепу людини… у його черевній порожнині. Вони перенесли стовбурові клітини на штучну матрицю з фосфату кальцію та зашили чоловікові у живіт. Через 9 місяців щелепу витягли та поставили на місце рідної, віддаленої через пухлину.

Сітківка ока, нервова тканина мозку. Досягнуто серйозних успіхів, але поки що про вагомі результати говорити зарано.

Євсєєва Катерина Андріївна

Розділ 1. Історія створення штучних органів та розвиток сучасної біологічної науки в даному напрямку

Глава 2. Сучасні штучні органи, матеріали для їх створення

Глава 3. Відношення громадськості до штучних органів

Глава 4. Практична значимість штучних органів прокуратури та тенденція розвитку російської науки у цьому напрямі

Завантажити:

Підписи до слайдів:

Муніципальна загальноосвітня установа -Середня загальноосвітня школа № 3 м. Аткарська
Автор: Євсєєва Катерина учня 11 класу
середньої загальноосвітньої школи № 3 м. Аткарська
Науковий керівник: Кузнєцова Наталія Володимирівна вчитель біології та хімії загальноосвітньої школи №3 м. Аткарська
Аткарськ 2012
або
Лікувати
замінити орган? З'ясувати, чи з'явилися коди перші спроби відтворення людських органів. Розповісти про сучасні штучні органи. Показати «плюси» та «мінуси» штучних органів. Розкрити принцип практичного застосування штучних органів. Провести соціологічні опитування та виявити ставлення сучасних людей до впровадження в організм штучних органів. Виявити тенденції розвитку біологічної науки у напрямі створення штучних органів у Росії.
Розробка приладів, здатних брати він функції органів людського тіла - одне з передових напрямів сучасної медицини.
Історія розвитку штучних органів налічує не один десяток років. Створити «запасні частини» – замінники природних органів – люди прагнули вже з давніх-давен.
Перші наукові розробки в цій галузі відносяться до 1925 року, коли С. Брюхоненко та С. Чечулін (радянські вчені) провели досвід зі стаціонарним апаратом, здатним замінити серце
Малюнок 2. Брюхоненко Сергій Сергійович
1925 прийнято вважати початком відліку в історії розробок штучних органів.
У 1936 році вчений С. Брюхоненко самостійно розробляє оксигенатор – апарат, що замінює функцію легень.
На початку 1937 р. В. Деміхов кустарно виготовляє перший зразок серця, що імплантується, і випробовує його на собаці.
У 1943 році нідерландський вчений В. Кольф розробляє перший апарат гемодіалізу, тобто першу штучну нирку.
У 1953 р. Дж. Гіббон, вчений зі Сполучених штатів, під час операції на людському серці вперше успішно застосовує штучні стаціонарні серце та легені.
У 1969 Д. Ліотта і Д. Кулі вперше відчувають у тілі людини штучне серце, що імплантується.
У 2007 поставлено рекорд за тривалістю життя пацієнта з повністю штучними (але стаціонарними) легень: 117 днів.
У 2008 лікарі вперше в історії підтримують життєдіяльність пацієнта з одночасним штучним заповненням функції серця та легень протягом 16 днів в очікуванні донорського серця.
Сучасна біологічна промисловість досягла свого піку. З'являються нові й нові апарати та прилади, на розробки яких йде не десятки років, а місяці. Якщо раніше створення кіборгів було лише казкою, то сучасні винаходи дозволяють у цьому засумніватися.
Професор Університету Південної Кароліни після тривалих досліджень створив чіп, здатний замінити гіпокампус – частину мозку, відповідальну за короткочасну пам'ять, а також орієнтацію у просторі.
Німецьким вченим з Інституту біохімії імені Макса Планка після тривалих досліджень вдалося поєднати живі клітини головного мозку із напівпровідниковим чіпом.
А каліфорнійською компанією Neuropace був розроблений електростимулюючий прилад для епілептиків, названий «нейростимулятором реакцій у відповідь»
Група фахівців консорціуму Bionic Vision Australia презентувала своє біонічне око в Університеті Мельбурну
А ось підхід британців, які розробили технологію BrainPort, принципово відрізняється від усіх вищеописаних щодо методу передачі інформації.
Перша група – особи віком від 16 до 25 років. Друга група – від 26 до 45 років. Кількість учасників у кожній групі 30 осіб. Опитування складалося з таких питань: Як ви ставитеся до штучних органів? Чи вважаєте ви, що штучні органи здатні продовжити життя людині? Як би ви відповіли на запитання: «Лікувати чи замінити орган»?
Розробка та створення штучних органів у провідних західних країнах належить до основних державних програм.
Всі ці роки роботи зі створення та клінічного застосування штучних органів у провідних країнах і, особливо, в Росії не тільки не припинялися, а й забезпечувалися пріоритетним фінансуванням. Сьогодні цей напрямок поєднує останні світові медико-біологічні та технічні розробки та технології, у тому числі із залученням до їх створення новітніх досягнень військово-промислового комплексу. Стимулом є неймовірні ринкові прибутки та необмежена затребуваність розробок на медичному ринку. До основних медичних напрямів, для яких здійснюються розробки, є серцево-судинні захворювання, цукровий діабет, онкологія, травматологія.
замінити орган?
або
Лікувати
Я вважаю, що в майбутньому людство або вдосконалить існуючі органи, або знайде альтернативний шлях вирішення цієї проблеми. І хто знає, може, до кінця 21 століття люди матимуть необмежені можливості, і кіборги стануть не казкою, а справжнісінькою реальністю. Завдання, поставлені мною на початку проекту, досягнуто. Відкрито нове наукове знання. Отримано практичні, корисні результати. Даний проект може бути застосований при проведенні уроків, семінарів як навчальний посібник.
Висновок:
Список використаної літератури: Брюхоненко С.С., Чечулін С.І. (1926), Досліди із ізолювання голови собаки (з демонстрацією приладу) // Праці II Всесоюзного з'їзду фізіологів. - Л.: Головнаука. Деміхов В.П. (1960), пересадка життєво важливих органів в експерименті. - М: МедгізГрішманов В.Ю., Лебединський К.М. (2000). Штучне харчування: концепції та можливості // Світ Медицини (3-4). Шутів ЄВ (2010). Перитонеальний діаліз - М. http://ru.wikipedia.org/wikihttp://medi.ru/doc/http://itc.ua/articles/iskusstvennye_organy_na_puti_k_kiborgam

Попередній перегляд:

Вступ

Розділ 1. Історія створення штучних органів та розвиток сучасної біологічної науки в даному напрямку

Глава 2. Сучасні штучні органи, матеріали для їх створення

Глава 3. Відношення громадськості до штучних органів

Висновок

Програми

Вступ

У 20 столітті наукова індустрія набула нових пріоритетів. Сучасний світ вимагає вирішення багатьох проблем: лікування смертельних хвороб, відновлення клітин людського тіла, розшифрування генетичного коду. Однак є ще одна проблема – здатність до «зношування» людських органів. Штучні органи – альтернативний шлях вирішення цього питання. Зараз питання: «Лікувати чи замінити орган?» - стоїть рубом у біологічній науці. Мій проект спрямований на вивчення цієї проблеми і у зв'язку з цим я ставлю для себе такі завдання:

З'ясувати, чи з'явилися перші спроби відтворення людських органів
Розповісти про сучасні штучні органи
Пояснити принцип підбору матеріалів для їх створення
Показати «плюси» та «мінуси» штучних органів
Розкрити принцип практичного застосування штучних органів
Провести соціологічні опитування та виявити ставлення сучасних людей до впровадження в організм штучних органів
Виявити тенденції розвитку біологічної науки у напрямі створення штучних органів у Росії.

Розробка приладів, здатних брати він функції органів людського тіла - одне з передових напрямів сучасної медицини. У організму є багато функцій: моторна, сенсорна, інтелектуальна та інші.

Але особливе місце серед функцій організму людини займає функція власного життєзабезпечення. Якщо вона не виконана, то немає сенсу говорити і про реалізацію інших функцій. Критично важливі для життя органи – це легені, серце, нирки, судинна та травна системи, печінка, а також деякі інші компоненти. Вже сьогодні існує обладнання, здатне заповнювати функції більшості основних органів життєзабезпечення протягом тривалого часу. Наприклад, максимальний термін життя людини з допоміжним штучним серцем становить 9 років, максимальний термін життя з використанням штучних нирок – 40 років, максимальний час життя пацієнта, який харчується від крапельниці (минаючи шлунково-кишковий тракт) – понад 30 років. Результати, що стосуються інших органів, поки що скромніші, але й за ними є прогрес

Цією темою я зацікавилася з кількох причин. По-перше, у одного з моїх родичів, який потрапив у автомобільну катастрофу, повністю функціонує лише одна нирка. Йому повідомили, що у майбутньому йому може бути імплантована штучна нирка. Однак для цього потрібно кілька років досліджень. Мене зацікавив принцип заміни справжніх органів штучними. По-друге, цього року я збираюся вступати до МДМСУ на «кафедру трансплантології та штучних органів» та пов'язати своє життя з цим типом діяльності. По-третє, ця тема є досить актуальною в наші дні. Адже створення штучних органів дозволяє продовжити і зберегти життя людини.

1. Історія створення штучних органів та розвиток сучасної біологічної науки в даному напрямку.

Історія розвитку штучних органів налічує не один десяток років. Створити «запасні частини» – замінники природних органів – люди прагнули вже з давніх-давен. Ще 2000 років тому грецький історик Геродот розповідав про воїна, який відрубав прикуту ступню, щоб тікати з полону, і багато років потім ходив із дерев'яною ногою. А при розкопках у італійського міста Капуї археологи знайшли бронзову ногу римського легіонера, яка замінила втрачену ним в одній із битв понад 1500 років тому. У середні віки штучні кінцівки – протези стали робити рухливими.

Перші наукові розробки в цій галузі відносяться до 1925 року, коли С. Брюхоненко та С. Чечулін (радянські вчені) провели досвід зі стаціонарним апаратом, здатним замінити серце (додаток 1). Висновок із цього досвіду полягав у наступному: голова собаки, відокремлена від тулуба, але підключена до донорським легким і новому апарату здатна зберігати життєздатність протягом кількох годин, залишаючись свідомості і навіть вживаючи їжу. 1925 прийнято вважати початком відліку в історії розробок штучних органів.

У 1936 році вчений С. Брюхоненко самостійно розробляє оксигенатор – апарат, що замінює функцію легень. З цього моменту існує теоретична можливість підтримувати повний цикл життєзабезпечення відокремлених голів тварин до кількох діб. Однак на практиці цього досягти не вдається. Виявляється безліч недоліків обладнання: руйнування еритроцитів, наповнення крові бульбашками, тромби, високий ризик зараження. З цієї причини перше застосування аналогічних апаратів на людині затягується ще на 17 років.

На початку 1937 р. В. Деміхов кустарно виготовляє перший зразок серця, що імплантується, і випробовує його на собаці. Але низькі технічні характеристики нового приладу дозволяють безперервно використовувати його протягом лише півтори години, після чого собака гине.

У 1943 році нідерландський вчений В. Кольфф розробляє перший апарат гемодіалізу, тобто першу штучну нирку. Через рік він уже застосовує апарат у лікарській практиці, протягом 11 години підтримуючи життя пацієнтки з крайнім ступенем ниркової недостатності.

У 1953 р. Дж. Гіббон, вчений зі Сполучених штатів, під час операції на людському серці вперше успішно застосовує штучні стаціонарні серце та легені. Починаючи з цього часу стаціонарні апарати штучного кровообігу стають невід'ємною частиною кардіохірургії.

У 1963 р. Вайт протягом 3 діб підтримує життєздатність окремого мозку мавпи.

У 1969 Д. Ліотта і Д. Кулі вперше відчувають у тілі людини штучне серце, що імплантується. Серце підтримує життя пацієнта протягом 64 годин в очікуванні людського трансплантата. Але невдовзі після трансплантації пацієнт гине.

Протягом наступних десятиліть розробки нових апаратів не провадяться. Усуваються помилки попередніх винаходів.

У 2007 поставлено рекорд за тривалістю життя пацієнта з повністю штучними (але стаціонарними) легень: 117 днів.

У 2008 лікарі вперше в історії підтримують життєдіяльність пацієнта з одночасним штучним заповненням функції серця та легень протягом 16 днів в очікуванні донорського серця. У тому ж році вчені Каліфорнійського університету заявляють про випуск першого у світі зразка портативної штучної нирки. Крім цих результатів, у 2008 році відбуваються знакові події у галузі розробки та інших штучних органів та частин тіла. Так, компанією Touch Bionics створили революційний високореалістичний протез руки.

У 2010 році в Каліфорнійському університеті розроблена перша, імплантована біонічна нирка, поки що не доведена до серійного виробництва (додаток 2).

2. Сучасні штучні органи, матеріали їхнього створення.

Сучасна біологічна промисловість досягла свого піку. З'являються нові й нові апарати та прилади, на розробки яких йде не десятки років, а місяці. Якщо раніше створення кіборгів було лише казкою, то сучасні винаходи дозволяють у цьому засумніватися.

Перша сфера розвитку штучних органів стосується галузі людського мозку, можливості якого до кінця не вивчені. Проте, певні маніпуляції з мозком проводяться, переважно з метою лікування хвороб. Професор Університету Південної Кароліни після тривалих досліджень створив чіп, здатний замінити гіпокампус – частину мозку, відповідальну за короткочасну пам'ять, а також орієнтацію у просторі. Оскільки гіпокампус найчастіше піддається порушенням при нейродегеративних захворюваннях, то даний чіп, що нині проходить лабораторні випробування, може стати незамінною річчю в житті багатьох хворих.

Німецьким вченим з Інституту біохімії імені Макса Планка після тривалих досліджень вдалося поєднати живі клітини головного мозку із напівпровідниковим чіпом. Важливість відкриття полягає в тому, що дана технологія дає можливість вирощувати дуже тонкі смужки тканин на чіпі, внаслідок чого він дозволить докладно спостерігати взаємодію всіх нервових клітин між собою шляхом виявлення сигналів, що посилаються клітинами через синапси.

А каліфорнійською компанією Neuropace був розроблений електростимулюючий прилад для епілептиків, названий «нейростимулятором реакцій у відповідь» (додаток 3). Принцип роботи полягає в тому, що пристрій стримує потік неконтрольованих імпульсів під час нападів за допомогою електричних розрядів із зовнішнього джерела. Випробування Neuropace проводилися на сотні пацієнтів, задовільний результат проглядався практично у половини.

Ще однією областю застосування штучних органів є очний апарат. Існує безліч варіантів створення штучних очей.

Група фахівців консорціуму Bionic Vision Australia презентувала своє біонічне око в Університеті Мельбурна (додаток 4). Лабораторні випробування вже проводяться, а масове впровадження очікується до 2013 року.

Вченим Каліфорнійського університету вдалося створити протез, здатний виконувати функції сітківки ока. На даному етапі тестування людина здатна бачити лише розмиту картинку, але подальші перспективи є досить позитивними. Цей протез влаштований так: на оправі окулярів закріплюється камера, через яку зображення передається прямо на нейрони, що вціліли, в сітківці ока. Для переведення відеосигналу в імпульси, які здатні сприйняти нервові клітини, довелося розробити спеціальний програмно-апаратний конвертер.

Варто зазначити, що якість зору, яку пропонує технологія, що використовується у всіх вищезгаданих пристроях, безпосередньо залежить від кількості світлочутливих електродів в імплантанті. Якщо на нинішньому етапі їх всього 60, то незабаром це число планують довести до 1000, що радикально покращить сприйняття – не просто передаючи плями світла, але набагато повноцінніше повідомляючи людину про те, що відбувається навколо.

А ось підхід британців, які розробили технологію BrainPort, принципово відрізняється від усіх вищеописаних щодо методу передачі інформації. Ідея в тому, що людина має почати бачити за допомогою мови (додаток 5).

Зовнішня частина пристрою, як звичайно, включає невелику відеокамеру, вмонтовану в оправу окулярів і конвертер, що перетворює сигнал. Однак, замість електродів, що вживлюються в сітківку і передають дані на зорові нерви, BrainPort обладнаний невеликою трубкою з прямокутним передавачем, який необхідно покласти на язик. Електричні імпульси передаються на нього і залежно від їхньої інтенсивності, людина може розпізнавати наявність перешкод на шляху.

Наступна сфера, в якій штучні органи застосовуються досить часто, це слуховий апарат людини. На щастя, на відміну від зору, часткове і навіть повне відновлення слуху реалізується простіше, тому вже давно існують слухові апарати або, за науковим, кохлеарні імплантанти. Принцип їх роботи простий: за допомогою мікрофона, розташованого за вухом, аудіосигнал передається на другу частину апарату, що стимулює слуховий нерв - по суті, слуховий апарат збільшує гучність звуку, що сприймається.

Так, наприклад, професором Міріам Фарст-Юст із Школи електротехніки Тель-Авівського університету було розроблено новий вид прикладного програмного забезпечення «Clearcall». Ця програма призначена суто для кохлеарних імплантантів та слухових апаратів і дозволяє чіткіше чути в галасливих місцях звуки, розпізнавати мовлення, а також фільтрувати фонові шуми. Для того, щоб людина сприймала нормально звуки, Clearcall працює з власною базою даних звуків, в результаті чого йде максимально точне відфільтровування сторонніх шумів і посилення «корисних» сигналів.

Щодо матеріалів для створення штучних органів, то в основному використовуються полімери. Наприклад, поліетилен низької щільності та полікапролактам використовується для створення виробів, що контактують з тканинами організму. Полікарбонат використовується для створення корпусу та деталей шлуночків та стимуляторів серця. Флоропласт-4 використовується для протезів судин та клапанів серця. Поліметилметакрилат застосовують для створення деталей апаратів «штучна нирка», «серце – легені». А для створення безшовних з'єднань використовують ціанакрилатний клей. Що стосується плюсів та мінусів сучасних штучних органів, то можна сказати наступне:

Плюси:

Можливість збереження людського життя у випадках очікування донорського органу
Велика кількість розробок та удосконалення нині існуючих штучних органів
Можливість збереження людського життя у разі втрати справжнього органу (імплантати, протези)
Можливість заміни нефункціонуючого органу від народження (сліпота)

Мінуси:

Великий ризик при впровадженні нового органу
Дорога вартість штучних органів
Відсутність достатнього рівня розвитку сучасної біологічної науки у цьому напрямі

Таким чином, підсумовуючи вищесказане, можна сказати, що сучасна біологічна наука активно розвивається в даному напрямку.

3. Ставлення громадськості до штучних органів

Як ви знаєте, ставлення до науки ніколи не було однозначним. В історії розвитку людства ніколи не було єдиної точки зору як на походження людини, так і на користь наукових інновацій. Мною було проведено опитування серед двох соціологічних груп. Перша група – особи віком від 16 до 25 років. Друга група – від 26 до 45 років. Кількість учасників у кожній групі 30 осіб. Опитування складалося з таких питань:

Як ви ставитеся до штучних органів?
Чи вважаєте ви, що штучні органи здатні продовжити життя людині?
Як би ви відповіли на запитання: «Лікувати чи замінити орган»?

Результати опитування я представила у вигляді діаграм (додаток 6)

Таким чином, виходячи з даних діаграм, ми бачимо, що люди старшого покоління зневажливо ставляться до штучних органів. А молоде покоління навпаки вважає, що штучні органи – це майбутнє людства. Ставлення до розвитку біологічної науки у цьому напрямі неоднозначне. Однак я, зробивши безліч досліджень цієї проблеми, вважаю, штучні органи згодом допоможуть продовжити життя людини, допоможуть упоратися з вродженими дефектами та захворюваннями.

4. Практична значимість штучних органів прокуратури та тенденція розвитку російської науки у цьому напрямі

Розробка та створення штучних органів у провідних західних країнах належить до основних державних програм. У ця програма постійно перебуває під патронажем президентів країни. Сумарні інвестиції у цих країнах лише приватного капіталу за різними напрямками програми становлять щорічно мільярди доларів. При цьому вони забезпечують інвесторам безпосередній стабільний прибуток та гарантують надійні політичні та економічні перспективи.

Більшість штучних органів нині досить велика розкіш. Виняток цьому становлять протези та слухові апарати. Тому більшість дослідів та розробок штучних органів нині відбувається за кордоном, у країнах Європи, у США. Проте сучасна Росія намагається йти в ногу з часом. У нашій країні дедалі частіше фінансуються біологічні розробки у цій галузі науки, відкриваються дедалі нові кафедри, створені задля підготовку висококваліфікованих учених у цьому напрямі. У Росії цей напрям отримав державну підтримку в 1974 після укладення Міжурядової угоди про співпрацю між СРСР і США в галузі створення штучного серця.

При Державному комітеті СРСР з науки та техніки було створено Міжвідомчу комісію, яка розробила комплексну програму НДР та ДКР на два роки, повністю забезпечену фінансуванням.

На жаль, невдале завершення співробітництва за програмою створення штучного серця, подальше скорочення фінансування, ослаблення інтересу керівництва країни до його продовження і економічні та політичні зміни 90-х років, що настали в країні, практично повністю зупинили роботи з цього напряму. Дикі ринкові відносини, що розвивалися в Росії на початковому етапі, переорієнтували інтереси фахівців на пересадку життєво важливих органів. При цьому не був прийнятий до уваги західний досвід сучасної трансплантології, де, поряд з добре організованою (наприклад, система «Євротрансплант») та законодавчо захищеною клінічною практикою пересадки життєво важливих органів (серце, нирка, печінка, підшлункова залоза, легені) хворим, що потребують, спостерігався розвиток кримінального сектора трансплантології.

Всі ці роки роботи зі створення та клінічного застосування штучних органів у провідних країнах і, особливо, у США не тільки не припинялися, а й забезпечувалися пріоритетним фінансуванням. Сьогодні цей напрямок поєднує останні світові медико-біологічні та технічні розробки та технології, у тому числі із залученням до їх створення новітніх досягнень військово-промислового комплексу. Стимулом є неймовірні ринкові прибутки та необмежена затребуваність розробок на медичному ринку. До основних медичних напрямів, для яких здійснюються розробки, є серцево-судинні захворювання, цукровий діабет, онкологія, травматологія.

5. Висновок

Підсумовуючи вищесказане, мені хочеться сказати, що питання про розвиток та застосування штучних органів – досить спірне. Не існує єдиної точки зору на цю проблему. Немає єдиної технології виробництва та розробок у цій сфері, що позитивно позначається на розвитку біологічної науки. Питання майбутньому застосуванні штучних органів залишається спірним. Але особисто я вважаю, що в майбутньому людство або вдосконалить існуючі органи, або знайде альтернативний шлях вирішення цієї проблеми. І хто знає, може, до кінця 21 століття люди матимуть необмежені можливості, і кіборги стануть не казкою, а справжнісінькою реальністю. Завдання, поставлені мною на початку проекту, досягнуто. Відкрито нове наукове знання. Отримано практичні, корисні результати. Даний проект може бути застосований при проведенні уроків, семінарів як навчальний посібник.

Список використаної літератури

Брюхоненко С.С., Чечулін С.І. (1926), Досліди із ізолювання голови собаки (з демонстрацією приладу) // Праці II Всесоюзного з'їзду фізіологів. – Л.: Головнаука, – С. 289-290
Деміхов В.П. (1960), пересадка життєво важливих органів в експерименті. - М: Медгіз
Гришманов В.Ю., Лебединський К.М. (2000). Штучне харчування: концепції та можливості // Світ Медицини (3-4), 26-32 З.
Шутів ЄВ (2010). Перитонеальний діаліз - М - 153 с
Інтернет ресурси: