Лікарі винайшли новий спосіб 3D-друку всередині тіла

Команда дослідників з Університету Дьюка та Гарвардської медичної школи повідомила, що розробила новий спосіб 3D-друку всередині людського тіла, посилаючи ультразвукові хвилі на ін'єкційне біосумісне чорнило.

Як докладно описано в новій статті, опублікованій у журналі Science, дослідження групи засноване на раніше розробленому світлочутливому чорнилі, яке твердне під впливом променів світла, що дозволяє вченим повільно створювати складні біомедичні структури.

Але, згідно з заявою про дослідження, світло може проникнути в тканини конкретного пацієнта лише на кілька міліметрів. Однак звукові хвилі можуть проникати набагато далі.

Новий процес, що отримав назву «глибокопроникний акустичний об'ємний друк» (DVAP), може просунути цю концепцію ще далі, дозволяючи вченим відновлювати кістки або навіть виправляти несправні серцеві клапани, повністю відмовляючись від необхідності інвазивної відкритої хірургії.

"DVAP заснований на сонотермічному ефекті, який виникає, коли звукові хвилі поглинаються і підвищують температуру, щоб затвердити наше чорнило", — сказав у своїй заяві співавтор і доцент кафедри біомедичної інженерії Duke Цзюньцзе Яо.

"Ультразвукові хвилі можуть проникати більш ніж у 100 разів глибше, ніж світло, залишаючись при цьому просторово обмеженими, тому ми можемо досягати тканин, кісток та органів з високою просторовою точністю, чого неможливо досягти за допомогою методів світлового друку", — додав Яо.

Щойно біосумісні «соночорнила» досягають цільової області, спеціально розроблений ультразвуковий датчик може тверднути на місці, створюючи складні структури.

"Чорнила самі по собі є в'язкою рідиною, тому їх можна досить легко впорскувати в потрібну область, а при переміщенні ультразвукового друкувального датчика матеріали в чорнилі з'єднуються разом і тверднуть", — сказав Ю. Шрайк. Про це йдеться у заяві Чжан, співавтора та молодшого біоінженера Гарвардської жіночої лікарні імені Бригама.

«Як тільки це буде зроблено, ви можете видалити чорнило, що залишилося, за допомогою шприца», — додав Чжан.

Що найприємніше, вчені знайшли способи створити нові версії свого «звукового чорнила», починаючи від міцних кістяних каркасів і закінчуючи м'якшими та гнучкішими серцевими клапанами.

Під час серії з трьох випробувань команда виростила спеціальну конструкцію, яка ізолює ділянку всередині серця козла і не дає крові накопичуватися всередині органу. Тканина затверділа та надійно приклеїлася до тканини без будь-яких ускладнень. Команда також усунула дефект кістки всередині курячої ніжки.

Вчені також продемонстрували, що спеціальний гідрогель sono-ink може повільно вивільняти хімієтерапевтичний препарат усередині печінки.

Але, як завжди, необхідно провести набагато більше досліджень, перш ніж ми зможемо з упевненістю сказати, чи може та сама технологія працювати на людях.

"Ми ще далекі від впровадження цього інструменту до клініки, але ці випробування підтвердили потенціал цієї технології", — сказав Чжан у своїй заяві. "Ми дуже раді бачити, куди це може піти далі".

Джерела: The Pratt School of Engineering