Вчені розробили технологію 3D-друку всередині людського тіла: як це працює

Дослідників з Дюкського університету та Гарвардської медичної школи (обидва – США) розробили новий спосіб 3D-друку, який дозволяє створювати речі безпосередньо всередині людського тіла. Вони створили ін'єкційне біосумісне чорнило, яке реагує на ультразвукові хвилі.

Про свою розробку автори розповіли у статті для наукового журналу Science. Дослідження ґрунтується фоточутливому чорнилі, яке твердне під впливом променів світла. Така технологія дозволяє вченим повільно створювати складні біомедичні структури.

Але, оскільки світло не здатне проникати крізь шкіру, вченим довелося знайти інший варіант впливу на чорнило. Виявилося, що з цим цілком можуть впоратися звукові хвилі, які здатні проникати в тканини глибше, ніж світло.

Так було розроблено процес, який отримав назву "глибокопроникаючий акустичний об'ємний друк" (DVAP). Наразі розробка перебуває на стадії концепції, але в майбутньому вона може дозволити вченим відновлювати кістки або навіть виправляти несправні серцеві клапани. При цьому не буде жодної необхідності у тому, щоб проводити складні інвазивні операції.

"DVAP спирається на соно-термічний ефект, який виникає, коли звукові хвилі поглинаються і підвищують температуру для затвердіння нашого чорнила", – пояснив ідею співавтор дослідження, доцент кафедри біомедичної інженерії Дюкського університету Цзюньцзе Яо.

Він розповів, що ультразвукові хвилі здатні проникати більш ніж у 100 разів глибше у людські тканини, ніж світло. При цьому залишається можливість впливати на конкретні ділянки тіла. Таким чином можна "досягти тканин, кісток і органів з високою просторовою точністю, які були недосяжними за допомогою світлових методів друку".

Після того, як біосумісне соно-чорнило досягне цільової ділянки, спеціально розроблений ультразвуковий зонд змусить його затвердіти у потрібно місці, створивши необхідну медикам складну структуру.

"Чорнило саме по собі є в'язкою рідиною, тому його можна досить легко ввести в цільову область, і коли ви переміщуєте ультразвуковий друкарський зонд, матеріали в чорнилі з'єднуються разом і тверднуть", – розповів співавтор і біоінженер Ю. Шрайк Чжан.

За його словами, залишки чорнила, які не затвердіють, буде дуже просто видалити за допомогою шприца.

У статті також йдеться, що вчені знайшли способи створення нових версій свого соно-чорнила, які здатні створювати не лише міцні кісткоподібні каркаси, але й м'які та гнучкі серцеві клапани.

Під час дослідження було проведено серію з трьох тестів, в межах яких було вирощено спеціальну структуру, щоб запечатати ділянку в серці кози і зупинити накопичення крові всередині органу. Штучна тканина затверділа і безпечно прижилася до серцевої тканини без жодних ускладнень.

Науковцям також вдалося вирішити проблему дефекту кістки всередині курячої лапки.

Також було створено спеціальний гідрогель із соно-чорнилом, який може повільно вивільняти хіміотерапевтичний препарат всередині печінки.

Дослідники попереджають, що наразі їхня розробка знаходиться у відносно ранньому стані і важко сказати, чи може ця технологія працювати на людях.

Раніше OBOZ.UA розповідав про те, що вчені навчилися перезапускати мозок і пришвидшувати навчання людей.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.