Проект на тему: «Искусственные органы »

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа города Южи

Проект на тему:

«Искусственные органы »

Работу выполнил:

Ученик 9 «В» класса

Рябов Илья

Руководитель :

Степанова

Екатерина Николаевна

г.Южа

2024г-2025г

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

   Одно из важных направлений в современном мире - создание искусственных органов.   В наши дни актуальна практика выращивания искусственных органов, мнения людей в этой области расходятся в конечном решении. Некоторые люди считают, что такие технологии являются опасными и их необходимо дорабатывать перед тем как давать ими пользоваться всем людям, другие скажут, что выращивание органов уже достаточно изучено и проработано, такие люди считают, что это новый шаг в развитии человека.

Актуальность темы

Идеи о замене больных органов  возникли у человека еще несколько веков  назад. Но несовершенные методы хирургии и анестезиологии не позволяли осуществить  задуманное. В современном мире трансплантация органов заняла достойное место  в лечении терминальных стадий многих заболеваний. Были спасены тысячи человеческих жизней. Но проблемы возникли с другой стороны. Катастрофический дефицит  донорских органов, иммунологическая несовместимость и тысячи людей  в листах ожидания того или иного  органа, которые так и не дождались  своей операции.

Цель

Выяснить, кода появились первые попытки воссоздания человеческих органов

Узнать «плюсы» и «минусы» искусственных органов

Задачи

- Ознакомиться с понятием искусственных органов

- Выяснить о современных искусственных органах

- Выяснить проблемы и перспективы

ГЛАВА 1. История возникновения

1.1 Что такое искусственные органы?


Искусственные органы — устройства, предназначенные, чтобы временно или постоянно заменить функции родных органов. Могут быть как постоянными, так и временными, как внутренними, так и внешними. 

Искусственные органы могут быть:

• Не имплантируемыми в организм. Например, искусственная почка — аппарат для выведения из крови больного токсических продуктов обмена веществ. 

• Частично или полностью имплантируемыми. Например, электрокардиостимуляторы и искусственное сердце такой конструкции, где все узлы (насосы для крови, привод, система управления им, источник энергопитания) размещены внутри организма. 

Искусственные органы не всегда полностью заменяют функцию естественного органа, особенно когда он обладает рядом сложных функций. Чаще они заменяют наиболее важную его часть. 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

1.2 История развития искусственных органов

1925 год - это год, когда С. Брюхоненко и С. Чечулин (советские ученые) провели опыт со стационарным аппаратом, способным заменить сердце. Вывод из этого опыта состоял в следующем: голова собаки, отделённая от туловища, но подключенная к донорским лёгким и новому аппарату способна сохранять жизнеспособность в течение нескольких часов, оставаясь в сознании и даже употребляя пищу. 1925 год принято считать началом отсчета в истории разработок искусственных органов.

В 1936 году ученый С. Брюхоненко самостоятельно разрабатывает оксигенатор - аппарат заменяющий функцию легких. В этот момент появилась теоретическая возможность, что теперь можно поддерживать полную жизнеспособность отделенных голов животных до нескольких суток. Но на практике подтвердить эту теорию не удалось. Было выявлено много недостатков оборудования: разрушение эритроцитов, наполнение крови пузырьками, тромбы, высокий риск заражения. Из-за этого первое применение подобного оборудования затягивается на 17-20 лет.

Начало 1937 года - В. Демихов кустарно изготавливает первый образец имплантируемого сердца и испытывает его на собаке. Но низкие технические характеристики нового прибора позволяют непрерывно использовать его в течение лишь полутора часов, после чего собака погибает.

1943 год - Нидерландский ученый В. Кольфф разрабатывает первый аппарат гемодиализа, то есть, первую искусственную почку. Через год он уже применяет аппарат во врачебной практике, в течение 11 часов поддерживая жизнь пациентки с крайней степенью почечной недостаточности.

1953 год - Дж. Гиббон, ученый из Соединенных штатов, при операции на человеческом сердце впервые успешно применяет искусственные стационарные сердце и лёгкие. Начиная с этого времени, стационарные аппараты искусственного кровообращения становятся неотъемлемой частью кардиохирургии.

ГЛАВА 2. Искусственные органы в современной жизни 

2.1 Современные искусственные органы

К современным искусственным органам относят:

• Органы – на - чипе. Это небольшие пластинки с ячейками, которые заселяются клетками. Ячейки соединяются каналами, которые имитируют кровообращение и обмен тканевой жидкостью, то есть создают условия, приближенные к внутренней среде живого.

• 3D-печать. Современные 3D-биопринтеры умеют печатать клетки живого организма и внеклеточный матрикс — связующее вещество, которое обеспечивает механическую поддержку и передачу химических веществ от одной клетки к другой. 

• Органы, выращенные на био - и полимерном матриксе.  В одних случаях каркас создают искусственно из полимерного материала, в других в качестве основы берут старый орган, который не может выполнять свои функции. Сперва его «отмывают» от клеток прошлого хозяина, а на оставшийся белковый «скелет» высаживают специальным образом подготовленные клетки пациента. Они заполняют каркас, формируя орган нужной конфигурации. 

• Протезы. Делятся на эндопротезы — функциональные устройства, которые вживляют в организм, экзопротезы — изделия, которые закрепляются снаружи и выполняют задачи потерянного органа, и эктопротезы — косметические протезы без функциональной нагрузки, которые также закрепляются снаружи. 

Внедрение методов создания искусственных органов в клиническую практику поможет решить проблемы дефицита донорских органов, а также позволит сократить число экспериментов на животных при тестировании лекарств и косметики.

  https://siriusmag.ru/articles/519-kak-i-zachem-uchenie-sozdayut-iskusstvennie-organi/

2.2 Искусственные органы, существующие в мире

Искусственный кишечник. Английские ученые оповестили мир о создании искусственного кишечника, способного в точности воспроизвести физические и химические реакции, происходящие в процессе пищеварения. Орган сделан из специального пластика и металла, которые не разрушаются и не подвергаются коррозии

https://ru.ruwiki.ru/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

Искусственное сердце. Первые искусственные сердца появились еще в 60-х годах прошлого века. Однако полноценное, полностью имплантируемое искусственно сердце появилось не так давнo. Так называемое «временное» сердце создано специально для пациентов, страдающих от нарушений сердечной деятельности. Этот орган поддерживает работу организма и фактически продлевает жизнь пациенту, который находится в ожидании органа для полноценной трансплантации. Первое «временное сердце» было имплантировано в 2007 году бывшему инструктору по фитнесу. https://siriusmag.ru/articles/519-kak-i-zachem-uchenie-sozdayut-iskusstvennie-organi/

Искусственная кровь Термин «искусственная кровь» немного неточен. Настоящая кровь выполняет большое количество задач. Искусственная кровь пока может выполнять только некоторые из них Если будет создана полноценная искусственная кровь, способная полностью заменить настоящую, это будет настоящий прорыв в медицине.

Искусственная кровь выполняет две основные функции:

1) увеличивает объем кровяных телец

2) выполняет функции обогащения кислородом. В то время как вещество, увеличивающее объем кровяных телец, уже давно используется в больницах, кислородная терапия пока находится в стадии разработки и клинических исследований.

Несмотря на определенные трудности в исследованиях, ученые утверждают, что уже в самые ближайшие годы будет создана полноценная искусственная кровь. Если это произойдет, то по вкладу в развитие науки это открытие будет сравнимо разве что с возможным полетом человека на Марс.

Искусственная селезенка представляет собой небольшой внешний прибор размером с сотовый телефон, через который пропускается кровь, также как при проведении гемодиализа. 

Роль фильтра в приборе выполняют специальные намагниченные микрочастицы, покрытые генетически модифицированным белком — маннозосвязывающим лектином (MBL). MBL способен распознавать и связывать молекулы маннозы, присутствующие в составе липополисахаридов и гликопротеинов клеточной стенки более 90 видов бактерий, грибов и вирусов. Очищенная с помощью магнитов кровь затем возвращается в кровеносное русло пациента. 

Искусственная печень предназначена для поддержания жизни пациента перед операцией, когда орган отказывает, или в ожидании донорского органа.

  https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

Искусственная поджелудочная железа — это система, состоящая из непрерывного мониторинга глюкозы в крови и автоматической доставки инсулина. Она имитирует работу здоровой поджелудочной железы, реагируя на изменения уровня сахара в крови и корректируя дозу инсулина в ответ на них. 

Искусственная кожа. 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.

Искусственная сетчатка. Искусственная сетчатка Argus II в скором времени будет лечить людей, страдающих от различных форм слепоты, таких как дегенерация желтого пятна и пигментная дегенерация сетчатки. Дегенерация желтого пятна - это атрофия или дегенерация диска зрительного нерва, расположенного вблизи центра сетчатки. Является распространенной причиной потери зрения, особенно среди людей старшего возраста. Различают два типа возрастной дегенерации желтого пятна . Сухая форма характеризуется пигментной дистрофией эпителия и чаще всего приводит к медленно прогрессирующей частичной потере зрения. Влажная форма быстро прогрессирует и приводит к слепоте.

Искусственные конечности. 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.

Искусственная почка — медицинский аппарат, предназначенный для замещения методом гемодиализа части почечных функций, утраченных в результате острого или хронического заболевания почек. 

С его помощью кровь больного проходит через особые синтетические мембраны, благодаря чему очищается от токсинов и лишней жидкости.

 https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2013/10/23/iskusstvennye-organy-proshloe-nastoyashchee-i-budushchee

ГЛАВА 3. Проблемы и перспективы

3.1 Плюсы и минусы искусственных органов

Плюсы искусственных органов

1. Возможность заменять больные или повреждённые органы. Это позволяет пациенту вести здоровую и нормальную жизнь.

2. Удовлетворение спроса на здоровые донорские органы. Искусственные органы могут помочь пациентам, которые нуждаются в срочной пересадке, но не могут найти подходящего донора.

3. Снижение риска отторжения.  Искусственные органы создаются на основе стволовых клеток пациента, что уменьшает вероятность отказа

4. Более короткое время создания и пересадки по сравнению с поиском донорского органа. Время, необходимое для создания искусственного органа, обычно меньше, чем период ожидания подходящего донорского органа.

5. Возможность замены нефункционирующего органа с рождения.  Например, если ребёнок родился слепым, но благодаря внедрению вируса с «лечебным геном» в определённое количество клеток «чинит» сетчатку и ребёнок спустя некоторое время и ряд процедур начинает видеть.

У искусственных органов также может быть широкая сфера использования: их применяют не только в качестве имплантатов, но и для изучения лекарств и косметики.

https://moluch.ru/young/archive/49/2625/

Минусы искусственных органов

1. Большой риск при внедрении нового органа. Например, искусственный орган может быть отторгнут организмом. 

2. Дорогая стоимость искусственных органов.  Это ограничивает область их применения для широкой публики. 

3. Возможное наличие болезни в основе ткани, которая используется для создания органа. В таких случаях существует вероятность, что ткани уже инфицированы другими заболеваниями. 

4. Необходимость в длительном периоде адаптации организма к новому органу. Как организм реагирует на новый орган, может варьироваться от человека к человеку. 

5. Этические проблемы, связанные с искусственными органами. Есть вероятность, что люди могут злоупотреблять возможностью использования искусственных органов. https://trends.rbc.ru/trends/innovation/641015599a7947634f236855 

ГЛАВА 4. Практическая часть

4.1 Анкетирование учащихся

Чтобы понять, отношение учащихся к использованию искусственных органов, я составил анкету и провел в 9 «В» МБОУСОШ.

Анкета

Вопрос 1. Слышали ли Вы когда-нибудь об искусственных органах?

Да Нет

Вопрос 2. Считаете ли Вы, что разработка и использование искусственных органов идут на благо человека?

Да Нет

Вопрос 3. Как Вы относитесь к использованию искусственных органов?

Положительно Отрицательно Нейтрально

Вопрос 4. Как вы думаете, искусственные органы способны продлить жизнь человеку?

Да Нет

Вопрос 5. Есть ли в вашем окружении люди с искусственными органами?

Да Нет Не могу ответить

Вопрос 6. Как Вы относитесь к людям с искусственными органами?

Положительно Отрицательно Нейтрально

Вопрос 7. В случае болезни, согласились бы вы на постановку искусственного органа?

Да Нет Не могу ответить

Анализ результатов анкетирования

В процессе анкетирования было опрошено 20 учащихся. Результат я предоставил в виде круговой диаграммы. На ней видно соотношение ответов.

На первый и четвертый вопрос положительно ответили все опрашиваемые. Конечно, каждый слышал об искусственных органах и считает, что они способны продлить жизнь человека.

На остальные вопросы мнение учащихся разошлось в ответах. Большинство учащихся относятся положительно к искусственным органам, многие не могут ответить на вопрос и маленькая часть ответила отрицательно.

На вопрос есть ли в вашем окружении люди с искусственными органами, все ответили отрицательно, а на последний вопрос многие задумались и большинство ответили, что да согласны в случае болезни на постановку искусственного органа.

В результате этих сопоставлений можно делать выводы:

50% учащихся положительно относятся к искусственным органам и считают, что разработки и использование искусственных органов идут на благо человека.

35% учащихся нейтрально относятся, но согласны в случае болезни на постановку искусственного органа.

15% учащихся отрицательно относятся к искусственным органам и им не интересна эта тема.

По результатам анкетирования можно понять , что тема искусственные органы актуальна в современном мире.

Вывод

   Из всего сказанного выше я убедился, что искусственные органы сложный объект для дачи одного верного решения. Каждый будет относиться по своему к этой теме, но я считаю, что такая прекрасная возможность как самостоятельное выращивание органа для пересадки другому человеку это настоящий прорыв в развитии, новые возможности и варианты решения разных проблем. Каждый решит сам для себя, нужны ли они ему эти органы, но я уверен, что если они вдруг понадобятся человеку, он явно будет рад тому, что сможет получить его в краткие сроки. Нет необходимости ждать донора, наука позволяет вам вырастить себе свой орган и это чудесная возможность. Но у всех чудес есть свои нюансы, так и тут, остаются некоторые пробелы в процессе выращивания, остаются риски, цена выращивания такого органа крайне велика для обычного человека. Все эти проблемы будут решены не скоро, но наука держится на людях, чем больше будет умных людей, тем быстрее будут находиться решения новым и старым проблемам сегодняшнего дня.

Заключение

Подводя итоги, я могу сказать, что искусственные органы — перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание различных полноценных жизнеспособных биологических органов для человека. 

В ходе проекта 1 выяснил, как развивалось направление по разработке искусственных органов, а так же выявили отношение учащихся к использованию искусственных органов.
В результате работы над проекта мне удалось выяснить, что искусственные органы способны продлить жизнь человека, а технологии создания искусственных органов разработаны и постоянно совершенствуются.
Таким образом, современные медицинские технологии позволяют заменить полностью или частично больные органы человека. Суть применения искусственных органов в том, что они принимают на себя функции больного или оперируемого органа, что позволяют на время приостановить его работу, либо, если лечение не дает положительного результата, заменить его. С каждым днем направление искусственных органов развивается, тем самым возрастает их значение в современной медицине. Я считаю, что в будущем человечество либо усовершенствует ныне существующие органы, либо найдет альтернативный путь решения этой проблемы.

Медицина не стоит на месте, она развивается и в скором будущем, созданные искусственные органы смогут полностью заменить больные органы человека. Следовательно, продолжительность жизни станет выше. Люди смогут гораздо легче переносить некоторые болезни, такие как рак. Поэтому я смело заявляю, это не конец, не середина, а только начало в истории развития искусственных органов

Список литературы

Демихов В.П. (1960), Пересадка жизненно важных органов в эксперименте. — М.: Медгиз

Интернет-ресурсы:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

https://ru.ruwiki.ru/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

https://siriusmag.ru/articles/519-kak-i-zachem-uchenie-sozdayut-iskusstvennie-organi/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственные_органы_и_ткани

 https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2013/10/23/iskusstvennye-organy-proshloe-nastoyashchee-i-budushchee

https://moluch.ru/young/archive/49/2625/

https://trends.rbc.ru/trends/innovation/641015599a7947634f236855 

Приложение 1

Искусственный кишечник

рис 1

Искусственное сердце

рис 2

Искусственная кровь

рис 3

Искусственная селезенка

рис 4

Искусственная печень

рис 5

Искусственная поджелудочная железа

рис 6

Искусственная кожа

рис 7

Искусственная сетчатка

рис 8

Искусственные конечности

рис 9

Искусственные почки

рис 10

Приложение 2

Анкета

Вопрос 1. Слышали ли Вы когда-нибудь об искусственных органах?

Да Нет

Вопрос 2. Считаете ли Вы, что разработка и использование искусственных органов идут на благо человека?

Да Нет

Вопрос 3. Как Вы относитесь к использованию искусственных органов?

Положительно Отрицательно Нейтрально

Вопрос 4. Как вы думаете, искусственные органы способны продлить жизнь человеку?

Да Нет

Вопрос 5. Есть ли в вашем окружении люди с искусственными органами?

Да Нет Не могу ответить

Вопрос 6. Как Вы относитесь к людям с искусственными органами?

Положительно Отрицательно Нейтрально

Вопрос 7. В случае болезни, согласились бы вы на постановку искусственного органа?

Да Нет Не могу ответить

рис 11

№14