Będziemy drukować narządy wewnątrz ludzkiego ciała. Nadchodzi era druku 3D
Zespół naukowców z dwóch amerykańskich uniwersytetów Duke i Harvarda poinformował o opracowaniu nowej metody druku 3D. Jej unikalność polega na tym, że cały proces ma odbywać się wewnątrz ludzkiego ciała.
Druk ma polegać na wstrzykiwaniu do organizmu specjalnego bio kompatybilnego atramentu, który będzie kształtowany przez fale ultradźwiękowe. Bio kompatybilność oznacza tutaj pełne dopasowanie składu i struktury atramentu do żywych tkanek. To wyklucza ewentualne problemy związane z odrzuceniem przez organizm nowego organu.
Więcej o najnowszych osiągnięciach medycyny przeczytasz tutaj:
Nowe narządy bez operacji chirurgicznej?
Badacze w swoich pracach oparli się na istniejącej już technologii światłoczułego tuszu. Nadaje się znakomicie do tworzenia skomplikowanych struktur, ponieważ twardnieje stopniowo pod wpływem impulsów światła. Taki specyficzny tusz nadaje się jednak tylko do tworzenia organoidów na głębokości kilku milimetrów w głębi tkanki. Jest tak dlatego, że światło, które jest jego utwardzaczem nie jest w stanie przeniknąć głębiej. Inaczej sprawa wygląda w przypadku fal dźwiękowych, które mogą docierać znacznie dalej w głąb tkanek.
Nowy proces nazwany „głęboko penetrującym akustycznym drukowaniem wolumetrycznym" (skrót z ang.: DVAP) może pozwolić lekarzom na drukowanie 3D wewnątrz ludzkiego ciała na niespotykaną skalę. Jeśli nadzieje naukowców się spełnią dzięki tej technologii możliwe będzie naprawianie kości, a nawet leczenie zastawek serca. I to bez inwazyjnej operacji chirurgicznej. Oprócz tego badacze wykazali również, że specjalny hydrożel z dodatkiem „atramentu sonicznego” może służyć do uwalniania leków wewnątrz narządów.
Jak informuje współautor badania profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Duke, Junjie Yao:
DVAP opiera się na efekcie „sonotermicznym”, który występuje, gdy fale dźwiękowe są pochłaniane i zwiększają temperaturę, aby utwardzić nasz „soniczny atrament”. Fale ultradźwiękowe mogą przenikać ponad 100 razy głębiej niż światło, a jednocześnie są ograniczone przestrzennie, dzięki czemu możemy dotrzeć do tkanek, kości i narządów z dużą precyzją przestrzenną, która nie była osiągalna przy użyciu metod drukowania opartych na świetle.
Atrament soniczny
Proces drukowania 3D wewnątrz ciała będzie składał się z dwóch etapów. Na początku bio kompatybilny atrament soniczny zostanie umieszczony w obszarze docelowym w organizmie pacjenta. Jest on lepką cieczą, więc można łatwo wstrzyknąć w wybrane miejsce.
Następnie specjalnie zaprojektowana sonda ultradźwiękowa zacznie emitować fale, które utwardzą atrament. Naukowcy twierdzą, że w ten sposób będą mogły z powodzeniem powstawać naprawdę skomplikowane struktury. Po zakończeniu zabiegu pozostały atrament, który nie został zestalony będzie można po prostu usunąć za pomocą strzykawki.
Co istotne naukowcy stworzyli kilka wersji atramentu sonicznego, które różnią się od siebie twardością. To sprawia, że taki atrament będzie mógł być wykorzystywany zarówno do tworzenia trwałych rusztowań np. przy wypełnianiu ubytków w kościach lub bardziej miękkich i elastycznych struktur, np. przy leczeniu zastawek serca.
Do tej pory przeprowadzone zostały trzy testy nowej metody. W ramach jednego z nich badacze wyhodowali specjalną strukturę do uszczelnienia tkanki wewnątrz serca kozy. Celem miało być zapobiegnięcie gromadzeniu się krwi wewnątrz narządu. Wydrukowana w technologii 3D substancja stwardniała i bezpiecznie połączyła się z żywą tkanką bez żadnych komplikacji.
Jak na razie nowatorska metoda jest wciąż w fazie prób. Potrzebne jest przeprowadzenie jeszcze wielu badań, zanim będzie można zacząć drukować struktury wewnątrz ludzkiego ciała. Pierwsze testy potwierdziły jednak potencjał tej technologii, a naukowcy zapewniają, że są gotowi do kolejnych.
Jeśli im się uda medycynę może czekać nowa era.
