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3D-Druck im menschlichen Körper

20.06.2020

In unserer Zeit konzentrieren sich immer mehr Arbeiten auf die Herstellung menschlicher Organe mithilfe des 3D-Drucks. Solche Körperteile müssen jedoch durch relativ große Einschnitte implantiert werden. Die neue Bio-Tinten-Technologie wird das „Züchten“ von Organen im menschlichen Körper ermöglichen.

Es gibt bereits verschiedene Arten von Biotinten auf der Welt. In der Regel ist es eine Flüssigkeit, die lebende Zellen, Gerüstmaterial und Wachstumsfaktoren enthält, die Zellen dazu anregen, sich auf dem Gerüstmaterial zu vermehren und daraus nach und nach ein biologisches Gewebe zu machen.

Diese Bio-Tinte wird aus der Düse eines 3D-Druckers „herausgepresst“, wodurch Organe außerhalb des Körpers Schicht für Schicht entstehen. In vielen Fällen härten sie unter dem Einfluss von UV-Strahlung aus. Leider sind diese Strahlen schädlich für das Gewebe des Patienten. Anders funktioniert die von amerikanischen Wissenschaftlern entwickelte neue Bio-Tinte.

Flüssigkeit wird von einer dünnen Spitze einer Roboterdüse abgegeben, die chirurgisch durch einen kleinen Einschnitt in den Körper des Patienten eingeführt wird. Um jeden Bio-Tintenstrang an Ort und Stelle zu halten, macht die Düse eine kleine Nische in den Weichteilen des Patienten und platziert dann ein Flüssigkeitsklumpen in diesen Raum, der als Anker dient. Wenn die Düse entfernt wird, platziert sie einen weiteren Anker auf der Außenseite des Gewebes. Wichtig ist den Wissenschaftlern auch zu beachten, dass ein solches Material keine UV-Strahlung benötigt, um auszuhärten.

Forscher glauben, dass aus dieser Substanz in Zukunft Körperteile wie Blutgefäße oder Bandscheiben entstehen können. Mittlerweile kann das Material jedoch als „Pflaster“ für beschädigte oder defekte Organe verwendet werden.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Metall-Nanodraht-Netzwerk mit gehirnähnlichen Eigenschaften 30.12.2019

Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung des National Institute of Materials Science (Japan) ist es gelungen, ein neuromorphes Netzwerk aus zahlreichen metallischen Nanodrähten zu schaffen. Mithilfe dieses Netzwerks war das Team in der Lage, elektrische Eigenschaften zu erzeugen, die denen ähnlich sind, die mit den für den Menschen einzigartigen Gehirnfunktionen höherer Ordnung verbunden sind, wie z. B. Erinnern, Lernen, Vergessen, Wachwerden und Zurückkehren zur Ruhe. Das Team fand dann heraus, welche Mechanismen diese elektrischen Eigenschaften auslösen.

Die Entwicklung von Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) ist in den letzten Jahren rasant vorangeschritten und hat begonnen, unser Leben auf vielfältige Weise zu beeinflussen. Obwohl KI Informationen ähnlich wie das menschliche Gehirn verarbeitet, sind die Mechanismen, nach denen das menschliche Gehirn arbeitet, noch weitgehend unbekannt. Die Hauptbestandteile des Gehirns, wie Neuronen und die Verbindungen zwischen ihnen (Synapsen), wurden im Detail untersucht. Viele Fragen zum Gehirn als Ganzes, das aus vielen Komponenten besteht, warten jedoch noch auf Antworten. So verstehen wir zum Beispiel immer noch nicht vollständig, wie das Gehirn Funktionen wie Erinnern, Lernen und Vergessen ausführt und wie es wach wird und zur Ruhe zurückkehrt. Darüber hinaus sind lebende Gehirne in experimentellen Studien schwer zu manipulieren. Aus diesen Gründen bleibt das Gehirn ein „mysteriöses Organ“. Im Rahmen der Entwicklung der Hirnwissenschaften ist ein anderer Ansatz zur Erforschung dieses Organs effektiv - bei dem Materialien und Systeme geschaffen werden, die in der Lage sind, ähnliche Funktionen wie das Gehirn auszuführen, und ihre Mechanismen analysiert werden.

Ein kollaboratives Forschungsteam hat kürzlich ein komplexes gehirnähnliches Netzwerk geschaffen, indem es zahlreiche Nanodrähte aus Silber (Ag) integriert hat, die mit einer etwa 1 Nanometer dicken Isolierschicht aus Polymer (PVP) beschichtet sind. Die Verbindung zwischen den beiden Nanodrähten bildet ein variables Widerstandselement (d. h. ein synaptisches Element), das sich wie eine neuronale Synapse verhält.

Dieses Netzwerk aus Nanodrähten, das eine Vielzahl komplex interagierender synaptischer Elemente enthält, bildet ein „neuromorphes Netzwerk“. Wenn Spannung an das neuromorphe Netzwerk angelegt wurde, schien es "zu kämpfen", um optimale Strompfade (d. h. die elektrisch effizientesten Pfade) zu finden. Das Forscherteam hat die Prozesse des Bildens, Haltens und Deaktivierens des Strompfades gemessen, während der elektrische Strom durch das Netzwerk geflossen ist, und festgestellt, dass diese Prozesse im Verlauf immer schwanken, ähnlich wie die Prozesse des Erinnerns, Lernens und Vergessens im menschlichen Gehirn.

Auch die beobachteten zeitlichen Schwankungen ähneln Prozessen, bei denen das Gehirn wach wird oder zur Ruhe zurückkehrt. Gehirnähnliche Funktionen, die vom neuromorphen Netzwerk nachgeahmt werden, treten auf, wenn die große Anzahl synaptischer Elemente im Netzwerk zusammenarbeiten, um die Stromübertragung durch selbstorganisierende und entstehende dynamische Prozesse zu optimieren.

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