Naukowcy opracowali technologię druku 3D wewnątrz ludzkiego ciała: jak to działa

Naukowcy z Duke University i Harvard Medical School (oba w USA) opracowali nową metodę druku 3D, która pozwala im tworzyć rzeczy bezpośrednio w ludzkim ciele. Stworzyli oni wstrzykiwalny biokompatybilny atrament, który reaguje na fale ultradźwiękowe.

Autorzy opisali swój rozwój w artykule dla czasopisma naukowego Science. Badania opierają się na światłoczułym tuszu, który twardnieje pod wpływem światła. Technologia ta pozwala naukowcom na powolne tworzenie złożonych struktur biomedycznych.

Ponieważ jednak światło nie może przeniknąć przez skórę, naukowcy musieli znaleźć inny sposób wpływania na atrament. Okazało się, że fale dźwiękowe, które mogą penetrować tkanki głębiej niż światło, mogą wykonać to zadanie.

W ten sposób opracowano proces zwany głęboko penetrującym akustycznym drukowaniem objętościowym (DVAP). Rozwój jest obecnie na etapie koncepcyjnym, ale w przyszłości może pozwolić naukowcom na odbudowę kości, a nawet naprawę wadliwych zastawek serca. W tym przypadku nie będzie potrzeby wykonywania skomplikowanych inwazyjnych operacji.

"DVAP opiera się na efekcie sonotermicznym, który występuje, gdy fale dźwiękowe są pochłaniane i podnoszą temperaturę, aby zestalić nasz atrament" - wyjaśnił Junjie Yao, współautor badania i profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej na Duke University.

Powiedział, że fale ultradźwiękowe mogą przenikać ponad 100 razy głębiej do ludzkiej tkanki niż światło. Jednocześnie nadal możliwe jest oddziaływanie na określone obszary ciała. W ten sposób możliwe jest "dotarcie do tkanek, kości i narządów z dużą dokładnością przestrzenną, która była nieosiągalna w przypadku metod drukowania opartych na świetle".

Gdy biokompatybilny sono-tusz dotrze do obszaru docelowego, specjalnie zaprojektowana sonda ultradźwiękowa powoduje jego zestalenie się w pożądanym miejscu, tworząc złożoną strukturę wymaganą przez lekarzy.

"Sam tusz jest lepką cieczą, więc można go dość łatwo wstrzyknąć w docelowy obszar, a kiedy poruszasz ultradźwiękową sondą drukującą, materiały w tuszu łączą się ze sobą i zestalają" - powiedział współautor i bioinżynier Yu Shrike Zhang.

Według niego bardzo łatwo będzie usunąć pozostały atrament, który nie stwardnieje za pomocą strzykawki.

W artykule stwierdzono również, że naukowcy znaleźli sposoby na stworzenie nowych wersji swojego sonotuszu, które mogą tworzyć nie tylko mocne szkielety przypominające kości, ale także miękkie i elastyczne zastawki serca.

Podczas badania przeprowadzono serię trzech testów, w których wyhodowano specjalną strukturę, aby uszczelnić obszar w sercu kozy i zatrzymać gromadzenie się krwi wewnątrz narządu. Sztuczna tkanka stwardniała i bezpiecznie przeszczepiła się na tkankę serca bez żadnych komplikacji.

Naukowcom udało się również rozwiązać problem ubytku kości w nodze kurczaka.

Stworzyli również specjalny hydrożel z atramentem sonicznym, który może powoli uwalniać lek chemioterapeutyczny wewnątrz wątroby.

Naukowcy ostrzegają, że ich rozwój jest obecnie na stosunkowo wczesnym etapie i trudno powiedzieć, czy technologia ta może działać na ludziach.

Wcześniej OBOZ.UA informował, że naukowcy nauczyli się, jak ponownie uruchomić mózg i przyspieszyć naukę ludzi.

Subskrybuj kanały OBOZ.UA na Telegramie i Viberze, aby być na bieżąco z najnowszymi osiągnięciami.