Искусственные органы

Содержание

1. Введение
2. Искусственные органы человека
3. Кстати
4. Создание искусственных органов и тканей
5. Искусственные механические органы
6. Параметры искусственного тела
7. Хирургическое лечение ишемической болезни сердца
8. Искусственное легкое
9. Почки 
10. В чем преимущество трансплантации почки?
11. Поджелудочная железа
12. Вывод
13. Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Современная медицинская техника  позволяет заменять полностью или  частично больные органы человека. Электронный водитель ритма сердца, усилитель звука для людей, страдающих глухотой, хрусталик из специальной  пластмассы — вот только некоторые  примеры использования техники  в медицине. Все большее распространение  получают также биопротезы, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые реагируют на биотоки в организме человека.

Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют  на время приостановить их работу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Искусственные органы человека

Искусственные кости.

Стадия разработки: проводятся клинические исследования. 
Ученые довольно давно занимаются проблемой создания искусственных костей. Недавно было обнаружено, что лимонная кислота в сочетание с октандиолом (нетоксичным химикатом) создает вещество желтого цвета, похожее на резину, которому можно придать любую форму и заменить им поврежденную часть кости. Полученный полимер, смешанный с гидроапатитовым порошком, в свою очередь «превращается» в очень твердый материал, который можно использовать для восстановления сломанных костей.

Искусственная кожа.

Стадия разработки: исследователи на пороге создания настоящей кожи. 
Созданная в 1996 году искусственная кожа используется для пересадки пациентам, чей кожных покров был сильно поврежден сильными ожогами. Метод состоит в связывании коллагена, полученного из хрящей животных, с гликозаминогликаном (ГАГ) для развития модели внеклеточной матрицы, которая создает основание для новой кожи. В 2001 году на основе этого метода была создана самовосстанавливающаяся искусственная кожа.

Еще одним прорывом в области создания искусственной кожи стала разработка английских ученых, которые открыли удивительный метод регенерации кожи. Созданные в лабораторных условиях клетки, генерирующие коллаген, воспроизводят реальные клетки человеческого организма, которые не дают коже стареть. С возрастом количество этих клеток уменьшается, и кожа начинает покрываться морщинами. Искусственные клетки, введенные непосредственно в морщины, начинают вырабатывать коллаген и кожа начинает восстанавливаться.

Искусственная сетчатка.

Стадия разработки: создана и успешно прошла тестирования, находится на стадии промышленного производства. Искусственная сетчатка Argus II в скором времени будет лечить людей, страдающих от различных форм слепоты, таких как дегенерация желтого пятна и пигментная дегенерация сетчатки.

Искусственные конечности.

Стадия разработки: эксперименты. 
Как известно, саламандры могут регенерировать оторванные конечности. Почему бы людям не последовать их примеру? Недавно проведенные исследования подарили людям с ампутированными конечностями надежду на возможную регенерацию утраченных частей тела. Ученые успешно вырастили новые конечности на саламандре, используя экстракт из мочевого пузыря свиньи. Исследователи находятся на самой ранней стадии развития новой технологии, которая только будет разработана - до ее применения на людях еще далеко.

Искусственные органы, созданные из стволовых клеток.

Стадия разработки: созданы прототипы, требуются дальнейшие исследования. 
Когда команда английских ученых смогла создать сердечный клапан из стволовых клеток пациента, сразу же начались разговоры о создании искусственного сердца при помощи схожих технологий. Более того, это научное направление признано более перспективным, так как органы, созданные из стволовых клеток пациента, имеют гораздо больше шансов прижиться. Если исследовании ученых увенчаются успехом, то в будущем станет возможным заменить любой орган собственного тела на более молодой, здоровый и...свой собственный. Однако на данный момент ученые далеки от этой футуристической картины. Одним из факторов, ограничивающих исследования, является этический вопрос использования эмбриональных стволовых клеток.

 

 

Кстати

• Искусственная сетчатка — электронное устройство, имплантируемое в глаз. Его работа стимулирует клетки сетчатки, которые помогают отвечающим за зрение клеткам головного мозга снова научиться воспринимать информацию.
• Искусственная кровь — аналог голубого цвета, созданный на основе соединений фтора, обладающий способностью переносить кислород.
• Искусственная кожа — создана на основе белка свёртывающей системы крови (фибрина) и клеток, входящих в состав кожи человека (фибробластов). При соединении этих компонентов начинает вырабатываться коллаген — белок, делающий волокнистую основу более устойчивой. Этот процесс воспроизводит естественный процесс заживления ран в организме человека.
• Искусственная сперма — создана из стволовых клеток эмбрионов человека, оставшихся после экстракорпорального оплодотворения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Создание искусственных  органов и тканей

Создание  искусственных органов и тканей оформилось в самостоятельную отрасль  науки около десяти лет тому назад. Первые достижения этого направления - создание искусственной кожи и  хрящевой ткани, образцы которых  уже проходят первые клинические  испытания в центрах трансплантации. Одно из последних достижений состоит  в конструировании хрящевой ткани, способной к активной регенерации. Это действительно огромный успех, поскольку поврежденная суставная  ткань не регенерирует в организме. В клиниках США ежегодно оперируют  более 500 тыс. больных с повреждениями  суставного хряща, но подобное хирургическое  вмешательство лишь на короткое время  облегчает боль и улучшает движения в суставе. Ученые из Гётеборгского университета в Швеции экстрагировали хондроциты (клетки хряща) из суставов 23 пациентов, вырастили культуру клеток, которая образовала хрящевую ткань, а затем имплантировали ее в поврежденный коленный сустав. Результат оказался превосходным: у 14 из 16 пациентов было отмечено практически полное замещение поврежденного хряща новой тканью в месте ее имплантации. Выращивание хрящевой ткани занимает, к сожалению, много времени - несколько недель, поэтому ученые пытаются разработать методики более быстрого получения искусственных тканей. Например, группа экспериментаторов из биотехнологической компании “Organogenesis” провела выращивание пленки искусственной кожи на матриксе из природного коллагена, что позволяет практически сразу использовать эту новую ткань в клинике. При клиническом испытании нового кожного трансплантата было показано, что он улучшает (не менее чем на 60% по сравнению с обычными материалами) заживление венозных язв и кожных повреждений. Однако кожа и хрящ - ткани, состоящие из одного или двух типов клеток, и требования к структуре основы, предназначенной для их выращивания в искусственных условиях, относительно невысоки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Искусственные механические органы

Искусственные механические органы — пожалуй, наиболее реалистичный на сегодня способ починить порядком износившееся тело, которому уже не поможет традиционный терапевтический  «ремонт». Что касается других методов, то пересадка органов осложняется  дефицитом доноров и биологической  несовместимостью. А стволовые клетки, о которых так много говорят, к сожалению, пока слишком далеки от практического применения.

Первыми искусственными органами, видимо, стоит  считать зубные протезы. Позднее  хирурги стали вживлять металлические  суставы и связки, а затем появились  и электронные протезы конечностей. Но назвать эти аппараты «революцией  в искуственных органах» можно лишь с натяжкой. Конечно, они улучшают качество жизни, но прожить можно и без них. Для создания таких аппаратов главное — подобрать прочный, легкий и безопасный материал, изготовить из него нужную деталь и разработать технологию «установки» в человеческое тело.

Другое  дело — наши внутренние органы. Миллионы людей ежегодно умирают от тяжелых  болезней сердца, легких, печени и почек, и помочь им зачастую нет никакой  возможности. Почти все изобретенные аппараты для поддержания жизни  — искусственное легкое, печень или почки — занимают места  не меньше, чем холодильник и рассматриваются  лишь как временная мера. Как правило, пациент находится около такой  машины постоянно и ожидает органа для пересадки. Но подходящих доноров  удается найти далеко не всегда.

Но не все так безнадежно. Самым «простым»  из этих органов является сердце. Еще  в 1938 году американские хирурги впервые  использовали аппарат искусственного кровообращения. Не так давно было создано искусственное сердце AbioCor, которое позволяет человеку не просто «доживать», а ходить и даже заниматься спортом. А последняя разработка — австралийский прибор VentrAssist — вовсе должна работать 50 лет. Но об этом аппарате мы расскажем позднее, потому что его технические характеристики будут выглядеть слишком блекло без теоретического вступления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры искусственного тела

 

Идеальные искусственные органы —  это машины, которые будут работать десятки лет под большими нагрузками и не требовать какого-либо технического обслуживания. Скажем, мощность сердца человека в покое составляет чуть больше 3 ватт. Это значит, что за день оно совершает работу почти  в 90 килоджоулей. То есть «поднимает»  тонну груза на четвертый этаж. При физической нагрузке, естественно, его производительность должна значительно  возрастать. А теперь представьте, что  такой аппарат еще должен умещаться  в груди, иметь запас энергии, и не останавливаться ни на минуту в течение всей жизни.

Искусственные легкие — не менее  сложная задача. Поверхность «оригинальных» дыхательных органов примерно равна  теннисному корту. За одну минуту на ней  двадцать раз равномерно «разливается»  и убирается стакан крови. Кроме  того, постоянно происходит самоочищение легких от сажи, пыли и других вредных  частиц, которые мы вдыхаем. Если добавить, что такой орган по объему не должен превышать пяти литров, становится понятно, что работа над таким  аппаратом еще очень далека от завершения.

Печень — тоже довольно маленький  орган, в котором умещается «химический  завод» и мощная система фильтрации. Только за одну минуту через нее  проходит полтора литра крови, которую  нужно очистить от продуктов жизнедеятельности, не нарушив при этом электролитный, гормональный и белковый баланс. Многие вещества, например — алкоголь, лекарства, жиры, не просто задерживаются в  печени, но и перерабатываются в  форму, наиболее удобную для выведения  из организма. Кроме того, этот орган  отвечает за синтез примерно литра  желчи — эмульгатора пишевых жиров.

Еще один орган, без которого человек  прожить не может — это почка. Аппарат, его замещающий должен, как  и печень, фильтровать всю кровь  организма. Но на этом функция почек  не заканчивается: их биологический  «компьютер» анализирует состав крови и на основании этих данных поддерживает в очень узких пределах содержание практически всех растворенных в ней веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хирургическое лечение  ишемической болезни сердца

На фоне значительных успехов медикаментозного лечения ИБС и ее осложнений хирургические  методы не только не утратили своего значения, но стали еще шире использоваться в повседневной клинической практике.

История хирургии ИБС насчитывает  около 100 лет. Она начиналась с операций на симпатической нервной системе  и различных видов непрямой реваскуляризации миокарда. Во второй половине XX столетия начался период разработки операций прямой реваскуляризации миокарда. Приоритет в создании таких методов принадлежит В.Демихову, который в 1952 году предложил анастомозировать внутреннюю грудную артерию с коронарными артериями сердца. А в 1964 году В.Колесов впервые в мировой практике успешно выполнил маммарокоронарный анастомоз на работающем сердце, положив тем самым начало миниинвазивной хирургии коронарных артерий. В 1969 году Р.Фаволоро предложил новое направление - операцию аутовенозного аортокоронарного шунтирования (АКШ).

После широкого внедрения в клиническую  практику коронарографии, позволяющей провести точную диагностику поражений коронарных артерий, методы прямой реваскуляризации миокарда стали развиваться необычайно широко. В некоторых странах число операций прямой реваскуляризации миокарда достигает более 600 на 1 млн населения. Всемирная организация здравоохранения установила, что потребность в таких операциях с учетом частоты смертности от ИБС должна составлять не менее 400 на 1 млн населения в год.

Сегодня уже нет необходимости  доказывать эффективность хирургического лечения ИБС методами прямой реваскуляризации миокарда. В настоящее время операции сопровождаются низкой смертностью (0,8-3,5 проц.), приводят к улучшению качества жизни, предотвращают возникновение инфаркта миокарда (ИМ), увеличивают продолжительность жизни у многих тяжелых больных.