biolääketieteellinen tekniikka on nopeasti kehittyvä, poikkitieteellinen ala, johon kuuluvat lääketiede, Biologia, Kemia, tekniikka, nanoteknologia ja tietojenkäsittely. Bioengineerit ovat tieteen eturintamassa ja luovat innovatiivisia lääkinnällisiä laitteita, rokotteita, tautien hallintatuotteita, robotteja ja algoritmeja, jotka parantavat ihmisten terveyttä ympäri maailmaa.
Alla on kymmenen kuumin biotekniikka R&D suuntaukset tapahtuu vuonna 2020.
1., Kudostekniikka
elävää kudosta voidaan valmistaa biologisesti aktiivisista soluista, jotka talletetaan biohajoaville rakennustelineille valvotuissa olosuhteissa. Suosittu Laskeuma menetelmä on bioprinting-prosessi hyvin samanlainen 3D tulostus, mutta joka käyttää ”bioinks” koostuu ihmisen solujen sijaan muovia.
solut painetaan ohuina kerroksina, jotka kerääntyvät eläviin kudoksiin tai ruumiinosiin, jotka voidaan istuttaa. Wake Forest Institute for Regenerative Medicinen tutkijat ovat käyttäneet erityistä 3D-tulostinta luodakseen jyrsijöihin istutettuina kudoksia, jotka menestyvät.
2., Depotlaastaria
Bioengineers osoittautui toteutettavuus tulostus elävän kudoksen rakenteita erikoistunut 3D-tulostin. Kuva: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine depotlaastarit ovat tulleet pitkälle sen jälkeen, kun niitä on käytetty nikotiiniriippuvuuden katkaisumenetelmänä. Rakenteiden, materiaalien ja toimitusmekanismien parannukset ovat mahdollistaneet laajemman valikoiman sovelluksia.
esimerkiksi, tutkijat Nanyang teknillinen korkeakoulu Singaporessa on luotu depotlaastari täynnä lääkkeitä, jotka auttavat taistelussa liikalihavuutta., Sen sijaan otetaan suun kautta tai injektiona, nämä yhdisteet, joita vapautuu kautta satoja biohajoava mikroneuloja patch, että tuskin tunkeutuvat ihon. Kun neulat liukenevat, lääkkeet vapautuvat hitaasti kehoon.
3. Puettavat Laitteet
Anturit, johdot ja elektroniikka, joka on joustava, vedenpitävä ja venyvä voidaan 3D-tulostaa tai kudottu kangas., Puettavat teknologiat ovat yhä monikäyttöisempiä, ja niillä voidaan seurata useita terveysparametreja, kuten pulssinopeutta ja verenpainetta, jotka voidaan myös välittää reaaliaikaisesti lääketieteelliseen laitokseen.
lue Lisää Infographic: Mitä On Biotekniikka?
Smart clothing säätelee kehon lämpötiloja käyttämällä erityisiä polymeerejä ja kosteutta reagoivia tuuletusaukkoja, jotka avautuvat tarvittaessa. On esitetty, että yksilöllistetty lämpötilan säätö vaatteiden avulla voisi alentaa rakennuksen lämmitys-ja jäähdytyskustannuksia jopa 15 prosenttia.
4., Robotti Kirurgit ja Kuntoutus
Tutkijat loivat lääke-täynnä laastari, joka taistelee lihavuus. Kuva: Nanyangin teknologiayliopisto Robottivalmistajat valmistavat monitoimirobotteja avustamaan kirurgeja leikkaussalissa. Ohjattu panos lääkäreiden, nämä robottilaitteet auttavat heitä manipuloimaan välineitä erittäin tarkasti tavoilla, joita he eivät voisi tehdä yksin. Tämä pätee erityisesti minimaalisesti invasiivisia leikkauksia.,
Robotit ovat myös erittäin hyödyllinen ihmisille, jotka ovat kärsineet aivohalvaus tai aivojen vammat, opetella motorisia tehtäviä. Esimerkiksi lokomat on kävelyharjoitusjärjestelmä, joka hyödyntää robottiroskeletonia ja juoksumattoa auttaakseen potilaita saamaan takaisin peruskävelytoiminnot. Sen avulla terapeutti voi myös hallita kävelynopeutta ja sitä, kuinka paljon tukea robottijalat antavat potilaalle.
5. Nanorobotit
tutkijat suunnittelevat ahkerasti nanokokoisia robotteja, jotka ovat tarpeeksi pieniä päästäkseen verenkiertoon ja suorittamaan tiettyjä tehtäviä, kuten tappamaan syöpäsoluja.,
Nanorobot malleja ovat DNA-pohjaisia rakenteita, jotka sisältävät syövän torjuntaan lääkkeitä, jotka sitovat vain tiettyä proteiinia löytyy syöpä kasvaimia. Kiinnityksen jälkeen robotti vapauttaa lääkkeensä kasvaimeen.
toimittamalla farmaseuttiset aineet tarkalleen missä niitä tarvitaan, ruumis ei ole liikaa myrkyllisyys ja haittavaikutukset ovat vähemmän tai vähemmän intensiivistä, parantaa potilaan kokemusta.
6. Virtuaalitodellisuus
älykkäät kankaat ja tekstiilit aistivat kulumisen fysiologiaa ja reagoivat siihen., Kuva: UC San Diego VR on erityisen arvokas työkalu lääketieteen alalla, koska se voi esittää yksityiskohtaisia tietoja otettu 3D lääketieteellisiä kuvia. Aineisto voi luoda uskomattoman yksityiskohtaisen 3D-näkymän potilaan kehosta tai lääketieteellisen huolen alueesta—esimerkiksi sydän-ja verisuonijärjestelmästä.
aiheeseen liittyvä Video: Miten Robottiruoko toimii?
mallia voidaan tarkastella kaikista näkökulmista ja kiinnostavista kohdista, jotta voidaan määrittää paras tapa suorittaa toimenpide. Kirurgit voivat jopa harjoitella monimutkaista toimenpidettä useita kertoja ennen sen suorittamista.,
VR on myös kriittinen opetusväline—esimerkiksi lääketieteen opiskelijat voisivat tehdä virtuaalisia dissektioita ruumiiden käytön sijaan.
7. Mikrobubbles
tutkijat etsivät edelleen uusia tapoja toimittaa lääkkeitä valikoivasti tietyille kohdealueille, jolloin vältetään terveiden solujen ja kudosten vaurioituminen. Yksi ainutlaatuinen lähestymistapa on mikrobubbles, jotka ovat hyvin pieniä, mikron kokoisia hiukkasia täynnä kaasua.,
”huumeilla lastattuja mikrobilääkkeitä voidaan ruiskuttaa kehoon, ja ne leviävät kaikkialle, mutta voin sitten häiritä mikrolevyjä ultraäänisäteellä ja lääke toimitetaan nimenomaan sinne, missä lääkettä tarvitaan”, sanoi Michiganin yliopiston farmaseuttisten tieteiden ja biolääketieteen apulaisprofessori Beata Chertok. Mikrobubbles voidaan myös käsitellä aineella, joka tekee niistä kiinni kasvaimia ilman tarvetta ultraääni.
8., Prime Editing
Robottikuntoutus auttaa potilaita saamaan kävelyn tai muut toiminnot takaisin. Kuva: Hocoma tämä uusi geenieditointitekniikka perustuu base editingin ja CRISPR-Cas9-tekniikan onnistumisiin. Prime editointi uudelleenkirjoittaa DNA leikkaamalla vain yhden juosteen lisätä, poistaa tai korvata emäsparit. Tämän menetelmän avulla tutkijat voivat muokata useampia geneettisiä mutaatioita kuin olemassa olevat genomin muokkausmenetelmät, mukaan lukien CRISPR-Cas9.,
lisää luettavaa: CRISPR Tech tunnistaa Ebolan
tähän mennessä menetelmää on testattu vain ihmisen ja hiiren soluilla.
”mahdollisiin vaikutuksiin kuuluu se, että pystyy suoraan korjaamaan paljon suuremman osan geenitauteja aiheuttavista mutaatioista ja ottamaan käyttöön DNA-muutoksia viljelykasveihin, jotka johtavat terveellisempiin tai kestävämpiin elintarvikkeisiin”, sanoi David Liu, joka on Merkin Institute for Transformative Technologies in Healthcare-tutkimuslaitoksen johtaja Broad Institute of Harvardissa ja MIT: ssä.
9., Organ-On-A-Chip
Chip technologies mahdollistaa sellaisten mikroskooppimallien rakentamisen, jotka simuloivat ihmisen fysiologiaa kehon ulkopuolella. Elimet-on-chips käytetään tutkimaan käyttäytymistä kudosten ja elinten pieni, mutta täysin toimiva, näytteen koot paremmin ymmärtää kudoksen käyttäytymistä, taudin etenemistä, ja lääkkeiden yhteisvaikutuksia.
esimerkiksi tulehdusprosesseja voidaan tutkia sen selvittämiseksi, miten tulehdus laukeaa ja mikä on sen arvo perussairauksien, kuten autoimmuunivasteiden, varhaisvaroitusindikaattorina., Muita siruilla tutkittuja fysiologisia prosesseja ovat tromboosi, nivelten mekaaninen kuormittuminen ja ikääntyminen.
10. Mini Bioreaktorit
Nanorobots toimittaa kasvain huumeiden torjunnassa. Kuva: Arizona State University Bioreaktorit ovat järjestelmiä, jotka tukevat biologisesti aktiivisia organismeja ja niiden sivutuotteita. Pienempiä bioreaktoreita on helpompi hallita ja vaatia pienempiä näytemääriä., Mikrofluidivalmistusvalmiuksien kehittyminen mahdollistaa nyt sellaisten mikroskooppisten bioreaktorien suunnittelun, joihin voi sisältyä entsyymejä tai muita biosatalyyttejä sekä tarkkuusuuttojärjestelmiä erittäin puhtaiden tuotteiden tuottamiseksi.
näistä järjestelmistä saadaan taloudellinen suuritehoinen seulonta, jossa käytetään vain pieniä määriä reagensseja verrattuna tavanomaisiin bench-scale-reaktoreihin. 3D-tulostuksen tarkentuessa pitäisi olla mahdollista valmistaa miniatyyribioreaktoreita, joissa on erikoisempia virtausreittejä tai erityisesti suunniteltuja kulttuurikammioita.,
Tulevaisuuden Trendejä
Miniatyrisointi -, materiaali-innovaatioita, henkilökohtaisen lääketieteen, ja lisäaine valmistus ovat keskeisiä tekniikan trendejä, jotka biolääketieteen tutkijat ovat innokkaita sisällyttää osaksi niiden mallit. Nämä teknologiat itse asiassa avaavat laajan valikoiman uusia suunnitteluvaihtoehtoja, jotka eivät olleet mahdollisia tavanomaisilla valmistusmenetelmillä.,
nämä R&d edistysaskeleet tapahtuvat myös yhä kiihtyvällä tahdilla-bioengineerien on pysyttävä häiriöteknologian ja innovaatioiden tahdissa, jotta niistä saadaan parhaat tuotteet ja ylläpidetään tai parannetaan niiden markkinaosuutta ja brändin mainetta.
Mark Crawford on tekniikka, kirjailija perustuu Corrales, N. M.