Проект по теме «Аддитивные технологии 2030» презентация

Содержание


Презентации» Образование» Проект по теме «Аддитивные технологии 2030»
Проект по теме  «Аддитивные технологии 2030»I. Введение
 		Гортань – это важный орган дыхательной системы, участвующий вСерьезным заболеванием является рак, связанный с развитием злокачественного новообразования в гортани. Частота встречаемостиИз-за малой осведомлённости пациентов и врачей чаще всего рак гортани выявляютЦели и задачи
 Цель проекта: создание гортани с помощью 3D-биопринтера.
 ЗадачиII. Основная часть
 	1. Строение гортани
 		Каркас гортани (хрящевой скелет) образован2. Преимущества создания гортани с помощью 3D-биопринтера
 		Мы предлагаем создание гортани3. Каркас для создания гортани
 		Для создания гортани требуется каркас, наДля придания гидрогелю вязкости, необходимой для печати на 3D-принтере, в его4. Использование стволовых клеток для нанесения на каркас
 		Стволовые клетки — недифференцированные1) Преимущества получения стволовых клеток из жировой ткани:
 	1. Быстрое, удобное2) Процедура забора жировой ткани: 
 		Под местной анестезией или под3) Протокол выделения СВФЖТ:
 	Процедура выделения стромальной сосудистой фракции жировой ткани производитсяЛипоаспират может храниться при комнатной температуре до 4 часов без существенного5. Создание сфероидов
 		Сфероид - это крошечный (200–300 мкм диаметром) шарообразныйПростой вариант такой структуры можно получить путем инкубации суспензий различных клеток6. Технологии биофабрикации в 3D-биопринтере
 В качестве среды для формирования сфероидовFABION – первый отечественный 3D-биопринтер оригинальной конструкции и дизайна, позволяющий точноОсновные преимущества и функциональные отличия биопринтера FABION: 
 	1. Мультифункциональность. БиопринтерДанная модель 3D – биопринтера подойдёт для печати хрящей гортани. Её7. Помещение культуры клеток в биореактор 
 		Биореактор – устройство, вБиореакторы для тканевой инженерии устроены гораздо сложнее, ведь клетки в нихСтандартные условия культивирования для хрящевой ткани:
 Стандартные условия культивирования для хрящевой8. Соединение хрящей
 		Соединение хрящей будет осуществляться при помощи поликапролактона. ПоликапролактонIII. Заключение
 		Печать органов уже не фантастика, а реальность. В миреСписок использованных источников
 1. Clarence T. Sasaki Обзор заболеваний гортани [Электронный5. Гортань [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki /%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%8C
 5. Гортань [Электронный



Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Проект по теме «Аддитивные технологии 2030»


Слайд 2
Описание слайда:

Слайд 3
Описание слайда:
I. Введение Гортань – это важный орган дыхательной системы, участвующий в проведении воздуха, голосообразовании и защите дыхательных путей от попадания пищи. Как и любой другой орган, она подвержена различным заболеваниям, опасность которых очень высока.

Слайд 4
Описание слайда:
Серьезным заболеванием является рак, связанный с развитием злокачественного новообразования в гортани. Частота встречаемости около 3 % от всех злокачественных опухолей человека. Преимущественно встречается у мужчин 40-60 лет. Наиболее частыми причинами проявления заболевания являются курение и алкоголь. В России ежегодно выявляют рак гортани у 6,5-7 тыс. человек. Серьезным заболеванием является рак, связанный с развитием злокачественного новообразования в гортани. Частота встречаемости около 3 % от всех злокачественных опухолей человека. Преимущественно встречается у мужчин 40-60 лет. Наиболее частыми причинами проявления заболевания являются курение и алкоголь. В России ежегодно выявляют рак гортани у 6,5-7 тыс. человек.

Слайд 5
Описание слайда:
Из-за малой осведомлённости пациентов и врачей чаще всего рак гортани выявляют уже на последних стадиях. На III и IV стадиях заболевания один из возможных вариантов лечения – это операция по удалению или проведение химиолучевой терапии. Из-за малой осведомлённости пациентов и врачей чаще всего рак гортани выявляют уже на последних стадиях. На III и IV стадиях заболевания один из возможных вариантов лечения – это операция по удалению или проведение химиолучевой терапии. В связи с тем, что гортань является важным органом дыхательной системы, необходимым для жизни человека, его создание с помощью аддитивных технологий мы считаем наиболее актуальным.

Слайд 6
Описание слайда:

Слайд 7
Описание слайда:
Цели и задачи Цель проекта: создание гортани с помощью 3D-биопринтера. Задачи проекта: 1. Выявить особенности строения гортани. 2. Оценить преимущества и риски создания гортани с помощью 3D-биопринтера. 3. Создать технологическую цепочку синтеза гортани. 4. Создать 3D модель гортани.

Слайд 8
Описание слайда:
II. Основная часть 1. Строение гортани Каркас гортани (хрящевой скелет) образован несколькими подвижно соединёнными между собой гиалиновыми хрящами. Хрящи соединены связками, мембранами и относительно подвижными суставами. Гортань состоит из  непарных хрящей: перстневидный, щитовидный, надгортанный, и парных хрящей: черпаловидный, рожковидный, клиновидный.

Слайд 9
Описание слайда:
2. Преимущества создания гортани с помощью 3D-биопринтера Мы предлагаем создание гортани для дальнейшей пересадки пациенту с помощью 3D-биопринтера. Этот способ имеет ряд преимуществ: 1. Меньше шансов отторжения органа организмом. 2. Сокращение времени получения необходимого органа. 3. Экономически более выгодно, так как себестоимость биопечати будет снижаться по мере автоматизации процесса, развития методик и увеличении объёмов заказов. 4. Точность печати органов Риски: 1. Отторжение после трансплан- тации.

Слайд 10
Описание слайда:
3. Каркас для создания гортани Для создания гортани требуется каркас, на который будут наноситься необходимые для развития органа клетки. В качестве каркаса мы предлагаем гидрогель - это полимерный материал, способный впитывать и удерживать большое количество воды. Выбранный нами гидрогель представляет собой комбинацию полиэтиленгликоля (ПЭГ), альгината натрия и наноглины. ПЭГ и альгинат натрия - широко распространенные полимеры. Оба они обладают высокой биосовместимостью, а схема синтеза не предполагает нагрева до высоких температур. Это позволяет включать в состав гидрогеля живые клетки (например, стволовые). Альгинат натрия обеспечивает гибкость каркаса. ПЭГ повышает его пористость, что необходимо для поступления к клеткам питательных веществ и кислорода. А это создает основу для размножения (пролиферации) биоматериала.

Слайд 11
Описание слайда:
Для придания гидрогелю вязкости, необходимой для печати на 3D-принтере, в его составе будет использована "наноглина" — минеральное вещество, которое часто используют как добавку к полимерным композитам. При сжатии фигурки из данного гидрогеля почти в 100 раз материал восстанавливает свою структуру, также он не рвётся при пятикратном растяжении. Для придания гидрогелю вязкости, необходимой для печати на 3D-принтере, в его составе будет использована "наноглина" — минеральное вещество, которое часто используют как добавку к полимерным композитам. При сжатии фигурки из данного гидрогеля почти в 100 раз материал восстанавливает свою структуру, также он не рвётся при пятикратном растяжении. Этот материал хорошо подходит в качестве каркаса для выращивания новой ткани.

Слайд 12
Описание слайда:
4. Использование стволовых клеток для нанесения на каркас Стволовые клетки — недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. Они способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей. В нашем проекте мы будем использовать мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, именно их них можно создать хрящевую ткань. Их можно обнаружить в костном мозге, жировой ткани . Наиболее удобно забирать материал будет в жировой ткани.

Слайд 13
Описание слайда:
1) Преимущества получения стволовых клеток из жировой ткани: 1. Быстрое, удобное и эффективное получение клеток в сравнении с красным костным мозгом или периферической кровью. 2. Количество полученных клеток больше, чем из других источников стволовых клеток. 3. Клеткам свойствен высокий пролиферативный потенциал – это означает, что в условиях лаборатории эти клетки возможно размножить до количества необходимого для терапии. 4. Эти клетки секретируют цитокины, различные факторы роста, факторы роста внеклеточного ремодулирования матрикса, гиалуроновую кислоту, коллаген, эластин, гликозаминогликаны и другие факторы, которые способствуют регенерации тканей.

Слайд 14
Описание слайда:
2) Процедура забора жировой ткани: Под местной анестезией или под интубационным наркозом (небольшое количество жира (100-200 мл) может забирается под местной анестезией) производится липосакция жировой клетчатки из области передней брюшной стенки, ягодичной области и наружной поверхности бедер. Для этого выполняется разрез кожи около 5 мм, через который подкожно вводится липосактор, соединенный с вакуумным насосом. Производится забор фрагментированной жировой ткани в стерильный сосуд. Объем сбора жировой ткани определяется объемом жировой ткани у пациента. Важно, что в 1 грамме жира содержится до 5*103 стволовых клеток. Далее, в стерильных условиях из жировой ткани выделяется стромально-васкулярная фракция, получаемая из жировой ткани (СВФЖТ).

Слайд 15
Описание слайда:
3) Протокол выделения СВФЖТ: Процедура выделения стромальной сосудистой фракции жировой ткани производится в стерильных условиях, в ламинаре с использованием одноразовых расходных материалов: Забранная жировая ткань промывается в фосфатном буфере 3 раза по 5 минут. Производится аспирация буфера. Жировая ткань растворяется в 0,1%-ном растворе коллагеназы в течение 40 минут в шейкере при температуре 37°С. Зрелые адипоциты и соединительная ткань отделяются от стромально-васкулярной фракции путем центрифугирования (800 оборотов вминуту, 10 минут). Для удаления эритроцитов полученные клетки ресуспендируются в лизирующем буфере (155 mM NH4CI, 10 mM KHCO3, 0.1 mM EDTA) в течение 5 минут при комнатной температуре. Клетки промываются в фосфатном буфере и центрифугируются в режиме 800 об./мин., 10 минут. Подсчет клеток производится в камере Горяева с использованием трипанового синего для определения количества жизнеспособных клеток.

Слайд 16
Описание слайда:
Липоаспират может храниться при комнатной температуре до 4 часов без существенного снижения жизнеспособности клеток, а при 2-8 °С — до 24 ч. Таким образом, существует значительный запас времени на транспортировку и выделение стволовых клеток. Липоаспират может храниться при комнатной температуре до 4 часов без существенного снижения жизнеспособности клеток, а при 2-8 °С — до 24 ч. Таким образом, существует значительный запас времени на транспортировку и выделение стволовых клеток. Хондроцит  — основная клетка хрящевой ткани, образуется за счет созревания и дифференцировки стволовых клеток.

Слайд 17
Описание слайда:
5. Создание сфероидов Сфероид - это крошечный (200–300 мкм диаметром) шарообразный сгусток из живых клеток. Преимущество сфероидов перед отдельными клетками заключается в том, что они образуют между собой межклеточные связи и матрикс, по сути, являясь готовыми микротканями для сборки полноценной ткани. Следовательно, выживаемость клеток в сфероиде больше.

Слайд 18
Описание слайда:
Простой вариант такой структуры можно получить путем инкубации суспензий различных клеток пациента в небольшом объеме культуральной среды, например, в формах в виде мелких пчелиных сот. Удобным «сырьем» для биопечати являются стволовые клетки жировой ткани пациента, которые мы и будем использовать. Тканевые сфероиды, произведенные из этих стволовых клеток, могут сращиваться в кольцо или торус и сокращаться под действием специфических стимулов. Простой вариант такой структуры можно получить путем инкубации суспензий различных клеток пациента в небольшом объеме культуральной среды, например, в формах в виде мелких пчелиных сот. Удобным «сырьем» для биопечати являются стволовые клетки жировой ткани пациента, которые мы и будем использовать. Тканевые сфероиды, произведенные из этих стволовых клеток, могут сращиваться в кольцо или торус и сокращаться под действием специфических стимулов.

Слайд 19
Описание слайда:
6. Технологии биофабрикации в 3D-биопринтере В качестве среды для формирования сфероидов будет использоваться неадгезивный гидрогель, благодаря чему клетки будут прилипать не к поверхности культуральной посуды, а друг к другу, образуя шарообразную структуру. Автоматизированный вариант этой технологии, разработан в Медицинском университете Южной Каролины (США) группой В. А. Миронова. Он позволяет производить до 6 тыс. тканевых сфероидов в стандартных 96-луночных планшетах.

Слайд 20
Описание слайда:
FABION – первый отечественный 3D-биопринтер оригинальной конструкции и дизайна, позволяющий точно распределять тканевые сфероиды (биочернила) в последовательных слоях гидрогеля (биобумага) согласно заданной цифровой модели. Уникальное техническое, дизайнерское и инженерное решение, разработанное в Лаборатории «3Д Биопринтинг Солюшенс», делают биопринтер универсальным. Предназначение этого аппаратно-программного комплекса – печать живого функционального трехмерного тканевого органного конструкта. Оригинальное тех- ническое и инженерное решение базиру- ется на особенностях собственной техно- логии 3D биопечати. FABION превосхо- дит по ряду параметров существующие в мире в настоящее время коммерческие биопринтеры. FABION – первый отечественный 3D-биопринтер оригинальной конструкции и дизайна, позволяющий точно распределять тканевые сфероиды (биочернила) в последовательных слоях гидрогеля (биобумага) согласно заданной цифровой модели. Уникальное техническое, дизайнерское и инженерное решение, разработанное в Лаборатории «3Д Биопринтинг Солюшенс», делают биопринтер универсальным. Предназначение этого аппаратно-программного комплекса – печать живого функционального трехмерного тканевого органного конструкта. Оригинальное тех- ническое и инженерное решение базиру- ется на особенностях собственной техно- логии 3D биопечати. FABION превосхо- дит по ряду параметров существующие в мире в настоящее время коммерческие биопринтеры.

Слайд 21
Описание слайда:
Основные преимущества и функциональные отличия биопринтера FABION: 1. Мультифункциональность. Биопринтер FABION позволяет использовать все известные методы и способы трехмерной биопечати.  2. Уникальное устройство полимеризации гидрогелей (биобумаги) с использованием УФ-излучения не контактирует со сфероидами и клетками, и соответственно не повреждает ДНК клетки, в отличие от существующих в мире инженерных решений систем полимеризации, воплощенных в существующих коммерческих биопринтерах.  3. Комбинаторность: возможность комбинировать между собой различные вариации методов биопечати, способов нанесения, материалов. Широкий перечень управляемых программным обеспечением параметров биопечати дополняет определение комбинаторности. 4. Точность. Разрешающая способность печати биопринтера соответствует самым высоким требованиям стандартов ISO. 5. Система перемещения по осям Х-Y-Z выполнена с обратной связью, что позволяет размещать форсунки биопринтера с точностью 5 микрометров и тем самым точно воспроизводить заданную цифровую модель.  6. Компактность. Г-образный дизайн печатающей системы настоящего биопринтера обеспечивает достаточное пространство для размещения форсунок. 7. Контроль. Процессы трехмерной печати контролируются в режиме реального времени при помощи цифровой камеры, встроенной в биопринтер.

Слайд 22
Описание слайда:
Данная модель 3D – биопринтера подойдёт для печати хрящей гортани. Её большим преимуществом является то, что она умеет печатать сфероидами. Также печать с помощью данного биопринтера будет обходиться дешевле, чем с помощью зарубежных. Данная модель 3D – биопринтера подойдёт для печати хрящей гортани. Её большим преимуществом является то, что она умеет печатать сфероидами. Также печать с помощью данного биопринтера будет обходиться дешевле, чем с помощью зарубежных.

Слайд 23
Описание слайда:
7. Помещение культуры клеток в биореактор Биореактор – устройство, в котором биологические и биохимические процессы развиваются в жестко контролируемых искусственных условиях. Биореактор является своего рода «инкубатором», обеспечивая культуре клеток необходимое ей окружение, питание и кислород и отводя продукты жизнедеятельности. 

Слайд 24
Описание слайда:
Биореакторы для тканевой инженерии устроены гораздо сложнее, ведь клетки в них должны не только расти и нарабатывать какое-то целевое вещество: такие устройства предназначены для формирования полноценной ткани или даже целого органа. Для этого в питательную среду в строго определенном соотношении добавляют вещества, которые стимулируют размножение, дифференцировку и созревание тканей или тканево-инженерных конструкций. Биореакторы для тканевой инженерии устроены гораздо сложнее, ведь клетки в них должны не только расти и нарабатывать какое-то целевое вещество: такие устройства предназначены для формирования полноценной ткани или даже целого органа. Для этого в питательную среду в строго определенном соотношении добавляют вещества, которые стимулируют размножение, дифференцировку и созревание тканей или тканево-инженерных конструкций. Судя по последним данным, для этого требуется не только конкретное химическое окружение, но и определенное механическое воздействие (вибрации, растяжения и т. п.). По сути, нужно как можно точнее воспроизвести естественные условия, в которых происходят процессы формирования каждой ткани, лишь тогда в биореакторе удастся воспроизвести полноценный орган.

Слайд 25
Описание слайда:
Стандартные условия культивирования для хрящевой ткани: Стандартные условия культивирования для хрящевой ткани: Температура 37°C Относительная влажность воздуха 90-100% Содержание в газообразной смеси CO2 – 5% и O2 – 20% Оптимальной комбинацией ростовых факторов для направленной хондрогенной дифференцировки стволовых клеток, полученных из жировой ткани, является BMP-2/TGF-P3 (bone morphogenetic protein-2/transforming growth factor-p3).

Слайд 26
Описание слайда:
8. Соединение хрящей Соединение хрящей будет осуществляться при помощи поликапролактона. Поликапролактон - это биоразлагаемый полиэфир с низкой температурой плавления (59-64 градусов). Он является полимером ε-капролактона. В биомедицине поликапролактон применяется как шовный материал. Он одновременно и гибкий, и прочный. Биодеградация в теле человека происходит медленно, около 3 лет. Продуктами деградации являются капроновая кислота, вода, CO2 .

Слайд 27
Описание слайда:
III. Заключение Печать органов уже не фантастика, а реальность. В мире появляется всё больше возможностей для 3D-биопринтинга. В данный момент лаборатории проводят множество исследований в данной области. В 2020 году, можно создавать мышечную, костную, хрящевую ткани и др. Мы разработали план создания гортани с помощью 3D-биопринтера. Данный проект может взят на вооружение учёными при разработке гортани при помощи 3D печати.

Слайд 28
Описание слайда:
Список использованных источников 1. Clarence T. Sasaki Обзор заболеваний гортани [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.msdmanuals.com/ru/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9/%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D1%83%D1%85%D0%B0,-%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%BB%D0%B0-%D0%B8-%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%B0/%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8/%D0%BE%D0%B1%D0%B7%D0%BE%D1%80-%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9-overview-of-laryngeal-disorders%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8 2.Рак гортани [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%BA_%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8 3. Рак гортани: прогноз[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://oncocenter-ichilov.com/lechenie-raka-gortani-v-izraile/prognoz-pri-rake-gortani/ 4. Рак гортани: как жить после потери голоса?[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://takiedela.ru/news/2019/10/25/poterya-golosa/

Слайд 29
Описание слайда:
5. Гортань [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki /%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%8C 5. Гортань [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki /%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%8C 6. Миронов В.А. Вслед за Создателем. Технологии биопринтинга[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://yandex.ru/turbo/s/scfh.ru/papers/vsled-za-sozdatelem-tekhnologii-bioprintinga/ 7. Новый гидрогель позволит печатать хрящи на 3D-принтере[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://druid.ru/news/longborn/show/814.htm 8. Стволовые клетки [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org /wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8 9. Мезенхимальные стволовые клетки из жировой ткани[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ivfrigastemcells.lv/ru/poleznaja-informacija/ mezenkhimalnye-stvolovye-kletki-iz-zhirovoi-tkani/ 10. Масгутов Р.Ф., Богов (Мл.) А.А., Ризванов А.А., Салафутдинов И.И., Ханнанова И.Г., Галлямов А.Р. Стволовые клетки из жировой ткани биологические свойства и перспективы клинического применения [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru /article /n/stvolovye-kletki-iz-zhirovoy-tkani-biologicheskie-svoystva-i-perspektivy-klinicheskogo-primeneniya 11. Биопринтер FABION [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://bioprinting.ru /products-services/fabion/ 12.https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fjournal.transpl.ru%2Fvtio%2Farticle%2Fdownload%2F706%2F596&cc_key=


Скачать презентацию на тему Проект по теме «Аддитивные технологии 2030» можно ниже:

Похожие презентации