Нова технология за 3D печат на тъкани директно в тялото

Учени от Калифорнийския технологичен институт разработиха иновативна система, която позволява отпечатване на биоматериали директно в човешкото тяло – без хирургическа намеса.

Методът използва ултразвук за втвърдяване на специални био-мастила, които се инжектират в организма и придобиват желаната форма. Излишният материал се разгражда и извежда безопасно от тялото.

В експерименти успешно са отпечатани тъкани в стомаха на заек и пикочния мехур на мишка, както и са създадени биосензори и системи за контролирано освобождаване на лекарства.

Предимства на ултразвука

Традиционният 3D печат на биотъкани се извършва слой по слой, което е бавно. Съществуват и техники за втвърдяване с един светлинен импулс, но те са ограничени от дълбочината на проникване на светлината.

Ултразвукът обаче прониква до 20 см в тъканите, без да ги уврежда, и може да стартира химични реакции.

През 2023 г. учените създават „соно-мастило“, което се втвърдява при излагане на звукови вълни. С него успешно отпечатват 3D обекти в органи на прасета, възстановяват увредено козе сърце и работят в сложни зони като черен дроб и бъбреци.

Ново поколение „соно-мастило“

Предишните версии страдаха от проблеми – мастилото се втвърдяваше преждевременно при нагряване или губеше форма при стрес в тъканите. Сега изследователите представят усъвършенствана формула, включваща:

Молекулярни вериги, които се свързват при получаване на специфичен химичен сигнал.

Мастни мехурчета с молекули-сигнали, освобождавани под въздействие на ултразвук.

Добавки, разсейващи звуковите вълни и светещи при специфични ултразвукови настройки, позволявайки наблюдение на процеса.

Така е отпечатан резервоар в пикочния мехур на мишки с рак, който бавно освобождава противораково лекарство и задържа туморния растеж.

Скорост и адаптивност

Системата печата със скорост до 40 мм/сек – колкото стандартен мастилено-струен принтер. Мастилото е съвместимо с безопасни добавки като въглеродни нанотръби и се съхранява стабилно над 450 дни.

Излишното количество се изхвърля по естествен път или се разтваря с лекарство, използвано при отравяне с тежки метали.

Предизвикателства и бъдеще

Различната дълбочина, форма и движение на органите затрудняват точния печат, особено в динамични зони като сърцето или белите дробове.

Експертите смятат, че интегриран изкуствен интелект ще може в реално време да следи връзките между ултразвука, температурата, материалите и биологичните процеси, адаптирайки печата според условията в тялото и гарантирайки перфектно втвърдяване на мастилото.

Заключение:Ултразвуковият 3D печат в тялото може да преобрази медицината, въпреки оставащите предизвикателства.

Автор на статиата: Г.П. успешно завършил “’Училище за соларни специалисти