Ученые разработали технологию 3D-печати внутри человеческого тела: как это работает

Исследователи из Дюкского университета и Гарвардской медицинской школы (оба – США) разработали новый способ 3D-печати, позволяющий создавать вещи непосредственно внутри человеческого тела. Они создали инъекционные биосовместимые чернила, которые реагируют на ультразвуковые волны.

О разработке авторы рассказали в статье для научного журнала Science. Исследование основывается на фоточувствительных чернилах, которые затвердевают под воздействием лучей света. Такая технология позволяет ученым медленно создавать сложные биомедицинские структуры.

Но, поскольку свет не способен проникать через кожу, ученым пришлось найти другой вариант воздействия на чернила. Оказалось, что с этим вполне могут справиться звуковые волны, способные проникать в ткани глубже, чем свет.

Так был разработан процесс, получивший название "глубокопроникающая акустичная объемная печать" (DVAP). Сейчас разработка находится на стадии концепции, но в будущем она может позволить ученым восстанавливать кости или даже исправлять неисправные сердечные клапаны. При этом не будет никакой необходимости в том, чтобы проводить сложные инвазивные операции.

"DVAP опирается на соно-термический эффект, который возникает, когда звуковые волны поглощаются и повышают температуру для отверждения наших чернил", – объяснил идею соавтор исследования, доцент кафедры биомедицинской инженерии Дюкского университета Цзюньцзе Яо.

Он рассказал, что ультразвуковые волны способны проникать более чем в 100 раз глубже в человеческие ткани, чем свет. При этом остается возможность влиять на конкретные участки тела. Таким образом можно "достичь тканей, костей и органов с высокой пространственной точностью, которые были недостижимы с помощью световых методов печати".

После того, как биосовместимые соно-чернила достигнут целевого участка, специально разработанный ультразвуковой зонд заставит их затвердеть в нужном месте, создав необходимую медикам сложную структуру.

"Чернило само по себе является вязкой жидкостью, поэтому его можно достаточно легко ввести в целевую область, и когда вы перемещаете ультразвуковой типографский зонд, материалы в чернилах соединяются вместе и затвердевают", – рассказал соавтор и биоинженер Ю. Шрайк Чжан.

По его словам, остатки незатвердевших чернил будут очень просто удалить с помощью шприца.

В статье также говорится, что ученые нашли способы создания новых версий своих соно-чернил, которые способны создавать не только прочные костообразные каркасы, но и мягкие и гибкие сердечные клапаны.

В ходе исследования была проведена серия из трех тестов, в рамках которых была выращена специальная структура, чтобы запечатать участок в сердце козы и остановить накопление крови внутри органа. Искусственная ткань затвердела и безопасно прижилась к сердечной ткани без осложнений.

Ученым также удалось решить проблему дефекта кости внутри куриной лапки.

Также был создан специальный гидрогель с соно-чернилами, который может медленно высвобождать химиотерапевтический препарат внутри печени.

Исследователи предупреждают, что их разработка находится в относительно раннем состоянии и трудно сказать, может ли эта технология работать на людях.

Ранее OBOZ.UA рассказывал о том, что ученые научились перезапускать мозг и ускорять обучение людей.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.