एक नया अंग चाहिए? सर्जन एंथोनी अटाला एक भविष्य देखते हैं जहां आप इसे आसानी से प्रिंट कर सकते हैं | नवाचार | स्मिथसोनियन - लेख, नवाचार, स्वास्थ्य और चिकित्सा, प्रौद्योगिकी, पत्रिका, विज्ञान

उत्तरी कैरोलिना के विंस्टन-सलेम में एक कठोर रूप से जलाई गई प्रयोगशाला में, एक मशीन है जो कई तरह से, एक मानक-अंक वाले डेस्कटॉप प्रिंटर के समान है। इसमें स्याही जलाशय और नलिका हैं, इसे ठंडा रखने के लिए एक आंतरिक प्रशंसक, और इनपुट जैक का एक सेट जिसका उपयोग इसे पास के कंप्यूटर से जोड़ने के लिए किया जा सकता है। यह सामयिक जाम के अधीन है। और फिर भी 800-पाउंड स्टील और प्लास्टिक डिवाइस आपके द्वारा सामना की गई किसी भी चीज के विपरीत है, क्योंकि जो यह प्रिंट करता है वह जीवित है - लाखों और लाखों जीवित मानव कोशिकाएं, एक चिपचिपा जेल में निहित हैं और एक क्विवरिंग सिमुलम में नाजुक बायोडिग्रेडेबल समर्थन के माध्यम से बुना हुआ है। मानव कोशिका।

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कई वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को एकीकृत ऊतक और अंग मुद्रण प्रणाली, या आईटीओपी के निर्माण और परिष्कृत करने में एक दशक का समय लगा। अंत में, हालांकि, यह एक ही आदमी के दिमाग की उपज है: एक ऊँचा बालों वाला 59 वर्षीय डॉक्टर, जिसका नाम एन्थेला साबला है। पेरू में जन्मे और मियामी के बाहर पले-बढ़े अटाला- आज पुनर्योजी चिकित्सा के लिए वेक फॉरेस्ट इंस्टीट्यूट के निदेशक- ने जीवित अंगों को मुद्रित करने का प्रयास करते हुए पिछले एक दशक का समय बिताया है।

"मेरे लिए, यह सब बोस्टन में शुरू हुआ, 1990 के दशक की शुरुआत में, " यूरोलॉजिकल सर्जन और बायोटेक्नोलॉजिस्ट याद करते हैं। "क्योंकि जब मैं वास्तव में प्रत्यारोपण अंग की कमी के साथ सामना करने के लिए आया था।" उस समय, अटाला हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में एक शोध साथी के रूप में अपनी पहली पोस्ट-मेडिकल स्कूल गिग काम कर रहा था। हर हफ्ते, बोस्टन चिल्ड्रन्स अस्पताल में अपने दौर के दौरान, वह एक और युवा मरीज से मिली, जिसने प्रतिस्थापन अंग की प्रतीक्षा में महीनों या वर्षों तक बिताए थे। एक प्रतिस्थापन गुर्दे या यकृत से पहले कुछ की मृत्यु हो सकती है। दूसरों को प्रत्यारोपित अंगों में गंभीर प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रियाएं मिलीं। अटाला का मानना था कि समाधान स्पष्ट था, अगर दूर-दूर तक फैले हुए: प्रयोगशाला में विकसित अंगों को रोगी की अपनी कोशिकाओं से बाहर निकाला जाता है और शल्य चिकित्सा द्वारा शरीर में प्रत्यारोपित किया जाता है।

"यह उस समय बहुत विज्ञान-काल्पनिक लग रहा था, " अटाला ने याद किया, "लेकिन मैं निश्चित था कि यह भविष्य था।" 1999 में, एक ऐतिहासिक प्रयोग, अटाला और टिशू इंजीनियरिंग और सेलुलर थेरेप्यूटिक्स के लिए प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं की एक टीम। चिल्ड्रन्स हॉस्पिटल में सात बच्चों के लिए रिप्लेसमेंट ब्लैडर का निर्माण किया गया, जिसमें स्पाइना बिफिडा का एक गंभीर रूप होता है, यह एक दुर्बल रोग है जो मूत्र पथ और आंत्र को प्रभावित कर सकता है। अंगों के निर्माण के लिए, शोधकर्ताओं ने पहले हाथ से निर्मित मचान, या नींव, कोलेजन और सिंथेटिक बहुलक का निर्माण किया। उन्होंने रोगियों से ऊतक के नमूने लिए और तरल में उस ऊतक से कोशिकाओं को सुसंस्कृत किया। फिर उन्होंने संबंधित रोगी की कोशिकाओं के साथ-साथ बाहर और मूत्राशय की कोशिकाओं की कोशिकाओं को अंदर से ढंक दिया और कोशिकाओं को "मचान" या बढ़ने की अनुमति दी।

कस्टम मेड ब्लडर्स के पहले सात साल बाद मरीजों को प्रत्यारोपित किया गया, बच्चों के अस्पताल के मूत्र रोग विशेषज्ञ, अटाला और एलन रेटिक ने घोषणा की कि सभी सात रोगी अच्छे स्वास्थ्य में थे। यह पहली बार था जब लैब-संवर्धित अंगों को उनके बीमार जैविक समकक्षों के प्रतिस्थापन के रूप में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था। एक समाचार पत्र ने "दवा की एक पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती" के रूप में परिणामों की सराहना की।

अटाला प्रसन्न हो गया। लेकिन वह जानता था कि हाथ से अंगों का निर्माण मांग को पूरा करने के लिए बहुत समय और प्रयास शामिल है। क्या वास्तव में जरूरत थी हेनरी फोर्ड शैली स्वचालन का एक सा था। 2004 में, अटाला वेक फॉरेस्ट में इस तरह की पहल करने के लिए सहमत हो गया, जो नॉर्थ कैरोलिना के रिसर्च ट्रायंगल, बायोटेक हब और 3-डी-प्रिंटिंग कंपनियों में से कुछ के लिए घर का आधार नहीं है।

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मूल रूप से विनिर्माण के लिए विकसित, 2000 के दशक के मध्य तक 3-डी प्रिंटर प्लास्टिक से बहुत आगे निकल गए थे। एक सामग्री के बारे में सोचो, और संभावना है, कोई इसे प्रिंट कर रहा था: नायलॉन, स्टेनलेस स्टील, चॉकलेट। अटाला कहते हैं, '' मैंने जैव प्रौद्योगिकी पर वास्तव में ध्यान देने के लिए संस्था और राज्य के बीच एक तालमेल देखा। "मुझे पता था कि अगर हम इन तकनीकों को मरीजों तक पहुँचाने जा रहे हैं, तो हमें उस बुनियादी ढांचे और जगह का समर्थन करने की आवश्यकता है।

इन वर्षों में, अटाला और उनके कर्मचारी मानव अंगों के अनुकूलित मचान को मुद्रित करने में सक्षम प्रिंटर विकसित करने में सक्षम हुए हैं, जिसे मानव या पशु कोशिकाओं के साथ मैन्युअल रूप से लेपित किया जा सकता है। तब उन्होंने एक प्रिंटर का निर्माण किया जो त्वचा कोशिकाओं को सीधे एक रोगी पर मुद्रित कर सकता था, यद्यपि यह बहुत कम मात्रा में था। लेकिन ऊतक की छपाई एक बड़ी चुनौती बन गई है, आंशिक रूप से क्योंकि विस्तारित ऊतक को भी रक्त और पोषक तत्वों के एक स्थिर प्रवाह की आवश्यकता होती है। वे किसी अंग के लिए कोशिकाओं को प्रिंट कर सकते थे, या वे रक्त वाहिकाओं और अन्य सहायक ऊतक को प्रिंट कर सकते थे, लेकिन वे एक ही समय में दोनों को इस तरह से प्रिंट करने का प्रबंधन नहीं कर सकते थे कि अंग जीवित रहे।

फिर ITOP आया, इसकी आवश्यक सफलता प्रौद्योगिकियों के साथ। अद्वितीय जलाशय पहले के प्रिंटर मॉडल की तुलना में अधिक समय तक मानव और पशु कोशिकाओं को जीवित रखते हैं; और अत्यंत सटीक सुइयों, या जेट्स, "माइक्रोकैनल्स" के एक लैटिसवर्क को बायोमैटेरियल में 200 माइक्रोन मापते हैं। ये वाहिकाएँ ऊतक के माध्यम से पोषक तत्वों को बहने देती हैं। नेचर बायोटेक्नोलॉजी, अटाला और पांच वेक फारेस्ट शोधकर्ताओं में इस साल की शुरुआत में प्रकाशित एक पेपर में पता चला कि ITOP पर छपे कार्टिलेज, हड्डी और मांसपेशियों के ऊतकों को कृन्तकों में सफलतापूर्वक प्रत्यारोपित किया गया था और दो महीने बाद, ऊतक ने रक्त की एक प्रणाली विकसित की थी वाहिकाओं और नसों। मानव रोगियों पर परीक्षण संभवत: अगले वर्ष या इसके बाद लंबित सरकारी अनुमोदन का पालन करेंगे।

यह निहितार्थों को समझने के लिए एक प्रतिबद्ध भविष्यवादी नहीं है। यदि और जब ITOP जैसी मशीन व्यावसायिक उत्पादन में जाती है, तो एक दिन प्रतिस्थापन त्वचा के टुकड़े को "ऑर्डर" करना संभव हो सकता है। जैसे-जैसे मशीनें सुधरती हैं, वे मुद्रण त्वचा से लेकर किडनी जैसे अत्यंत जटिल अंगों को छापने तक विकसित हो सकते हैं। दुनिया भर के अस्पताल ITOP के वंशजों से लैस होंगे। अंग की कमी अतीत की बात होगी।

यही वह सपना है जिसने अटाला को जैव प्रौद्योगिकी में लाया, और यह उसे जारी रखने के लिए जारी है। लेकिन अटाला ने कहा कि धैर्य: इंसानों पर बायोप्रिंटेड सामग्री के परीक्षण में सालों लग सकते हैं। इस बीच, उन्होंने अपने मूत्रविज्ञान अभ्यास को बनाए रखा है, और अभी भी एक सप्ताह में कई रोगियों को देखता है, इसके अलावा ऑपरेटिंग थियेटर में भी। "यह मेरे लिए महत्वपूर्ण है, " वह कहते हैं, "क्योंकि यह याद दिलाता है कि आप किसकी सेवा कर रहे हैं - आप इसके लिए कौन कर रहे हैं। इस तकनीक का उद्देश्य मरीजों के जीवन को बेहतर बनाना है। पूर्ण विराम।"