Będziemy drukować obiekty dźwiękiem? Niezwykły wynalazek i przełom w medycynie
Lekarze marzą o tym, by implanty były idealnie dopasowane do specyficznych i indywidualnych wymiarów w ludzkich ciałach. Dlatego też naukowcy opracowują wyjątkowe płynne implanty, które będzie można wstrzykiwać do ciała, by tam uległy zestaleniu. Pomóc ma w tym niezwykła technologia druku ultradźwiękiem.
Najpopularniejszym sposobem druku 3D jest tworzenie trójwymiarowych obiektów poprzez osadzanie kolejnych warstw lepkiego materiału, który następnie twardnieje. Istnieje także druk wolumetryczny, który wykorzystuje światłoczułą substancję i światło. Technika ta zapewnia szybsze budowanie obiektów, dodatkowo tworzy obiekty z lepszą jakością powierzchni. Jednakże obie metody posiadają szereg ograniczeń.
Dlatego też naukowcy z Duke University i Harvard Medical School opracowali nową technologię opartą na dźwięku, która została nazwana głęboko penetrującym akustycznym drukiem wolumetrycznym (DVAP).
We wspomnianej metodzie wykorzystuje się specjalny biokompatybilny "atrament" sono-ink, który podczas pochłaniania impulsów ultradźwiękowych podgrzewa się, a następnie krzepnie. Badacze twierdzą, że lepki atrament może zostać wstrzyknięty do konkretnej części ciała, gdzie konieczne byłoby założenie implantu.
Dalej substancja byłaby wystawiona na działanie fal ultradźwiękowych pochodzących od "strategicznie ustawionej" zewnętrznej sondy. Po spolimeryzowaniu implantu do konkretnej formy potencjalny nadmiar materiału byłby usuwany z ciała za pomocą strzykawki.
Naukowcy podkreślają, że sono-ink może zostać dostosowany, by pozostał w ciele na zawsze, lub żeby był biodegradowalny, lub też by naśladował różne rodzaje tkanek, m.in. kości.
W trakcie badań laboratoryjnych specjaliści wykorzystali technologię DVAP do uszczelnienia fragmentu serca kozy, a także napraw uszkodzeń kostnych w nodze kurczaka oraz w drukowaniu hydrożeli, które dozują leki chemioterapeutyczne.
W swoim artykule naukowym badacze napisali: "Zasadniczo ultradźwięki można wykorzystać do drukowania w skali centymetrowej na nośnikach optycznie nieprzezroczystych przy rozdzielczości przestrzennej ~100 μm. Strategia ta może działać nawet wewnątrz organizmu".
- Ponieważ możemy drukować na tkance, pozwala to na wiele potencjalnych zastosowań w chirurgii i terapii, które tradycyjnie obejmują bardzo inwazyjne i destrukcyjne metody. Ta praca otwiera nową, ekscytującą drogę w świecie druku 3D i jesteśmy podekscytowani możliwością wspólnego odkrywania potencjału tego narzędzia - powiedział prof. Junjie Yao, który kierował badaniem, wraz z prof. Y. Shrike Zhang i z dr Xiao Kuang.
Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym Science.
