Революційна ультразвукова технологія дозволить друкувати імплантати прямо в тілі людини
Якби імпланти можна було вводити в організм у рідкій формі, а потім робити їх твердими прямо на місці, операції стали б менш інвазивними. Нова методика 3D-друку дасть змогу створювати імпланти всередині організму, використовуючи біосумісне чорнило, що активується ультразвуковими хвилями. Це працює так: у потрібну ділянку тіла для створення імплантату вводять спеціальне чорнило, ультразвукові хвилі активують його полімеризацію всередині тіла, а потім залишки чорнила видаляють за допомогою шприца. Такий підхід може мати великий потенціал у галузі хірургії та терапії.
Існують два основні методи 3D-друку. Перший метод заснований на послідовному нанесенні шарів в’язкого матеріалу, який твердне, щоб створити тривимірні об’єкти. Цей метод є найбільш поширеним у 3D-друку.
Другий метод, відомий як об’ємний друк, використовує світлочутливу желеподібну смолу, яка розташовується в контейнері. Промені або візерунки світла проектуються через прозорі боки контейнера, що призводить до полімеризації смоли в ділянках, які піддаються впливу світла, в той час як інша частина смоли залишається гелевою. Шляхом переміщення джерела світла можна поступово створити складний тривимірний об’єкт.
Одне з обмежень об’ємного друку – для передачі світла контейнер і смола мають бути прозорими. Однак людська шкіра та біологічні тканини майже непрозорі. Це означає, що світло проникає через них лише на невелику глибину, зазвичай кілька міліметрів. Тому поки що об’ємний друк не може використовуватися для створення імплантатів усередині організму.
Науковці з Університету Дьюка та Гарвардської медичної школи винайшли нову методику, засновану на звуці, під назвою глибокопроникаючий акустичний об’ємний друк або DAVP.
Замість світлочутливої смоли тут використовують біосумісне оброблене ультразвуком “чорнило”, відоме як соно-чорнило, яке нагрівається, а потім твердне при поглинанні імпульсів ультразвуку.
Передбачається, що в’язке чорнило можна вводити в потрібну ділянку тіла для створення імплантату. Потім шляхом спрямованого використання ультразвукових хвиль із зовнішнього датчика можна активувати їхню полімеризацію і формування всередині тіла. Після того, як сам імплантат полімеризувався і набув бажаної форми, залишки чорнила можна видалити з тіла за допомогою шприца. Залежно від передбачуваного застосування соно-чорнило може бути довговічним або біорозкладним, а також імітувати різні типи біологічних тканин, таких як кістка.
Під час лабораторних випробувань вчені використовували технологію DAVP, щоб запечатати ділянку козячого серця (що знадобиться під час лікування неклапанної фібриляції передсердь), відновити кістковий дефект у курячій нозі, а також створили гідрогелі, здатні поширювати хіміотерапевтичні препарати всередині печінкової тканини.
Можливість друкувати через тканини відкриває широкий спектр потенційних застосувань у галузі хірургії та терапії, які часто вимагають інвазивних підходів.
