Rewolucyjna technologia ultradźwiękowa umożliwi drukowanie implantów bezpośrednio w ludzkim ciele
Gdyby implanty mogły być wstrzykiwane do organizmu w postaci płynnej, a następnie na miejscu przekształcane w postać stałą, operacje stałyby się mniej inwazyjne. Nowa technika druku 3D pozwoli na tworzenie implantów wewnątrz ciała przy użyciu biokompatybilnego tuszu aktywowanego falami ultradźwiękowymi. Działa to w następujący sposób: specjalny tusz jest wstrzykiwany w pożądany obszar ciała w celu utworzenia implantu, fale ultradźwiękowe aktywują jego polimeryzację wewnątrz ciała, a następnie pozostały tusz jest usuwany za pomocą strzykawki. Takie podejście może mieć duży potencjał w dziedzinie chirurgii i terapii.
Istnieją dwie główne metody druku 3D. Pierwsza metoda opiera się na sukcesywnym nakładaniu warstw lepkiego materiału, który twardnieje, tworząc trójwymiarowe obiekty. Metoda ta jest najczęściej stosowana w druku 3D.
Druga metoda, znana jako druk objętościowy, wykorzystuje światłoczułą galaretowatą żywicę, która jest umieszczana w pojemniku. Wiązki lub wzory światła są rzutowane przez przezroczyste boki pojemnika, powodując polimeryzację żywicy w obszarach wystawionych na działanie światła, podczas gdy reszta żywicy pozostaje żelowa. Przesuwając źródło światła, można stopniowo tworzyć złożone trójwymiarowe obiekty.
Jednym z ograniczeń druku objętościowego jest to, że pojemnik i żywica muszą być przezroczyste, aby przepuszczać światło. Jednak ludzka skóra i tkanka biologiczna są prawie nieprzezroczyste. Oznacza to, że światło przenika przez nie tylko na niewielką głębokość, zwykle kilku milimetrów. Dlatego na razie drukowanie objętościowe nie może być wykorzystywane do tworzenia implantów wewnątrz ciała.
Naukowcy z Duke University i Harvard Medical School opracowali nową technikę opartą na dźwięku, zwaną głębokim akustycznym drukowaniem wolumetrycznym lub DAVP.
Zamiast światłoczułej żywicy zastosowano tu biokompatybilny “atrament” poddany obróbce ultradźwiękowej, znany jako sono-ink, który nagrzewa się, a następnie zestala podczas pochłaniania impulsów ultradźwiękowych.
Lepki tusz można wstrzyknąć w wybrany obszar ciała w celu utworzenia implantu. Wykorzystując fale ultradźwiękowe z zewnętrznego przetwornika w ukierunkowany sposób, można je następnie aktywować do polimeryzacji i formowania wewnątrz ciała. Po spolimeryzowaniu implantu i nadaniu mu pożądanego kształtu, pozostały tusz można usunąć z ciała za pomocą strzykawki. W zależności od przeznaczenia, sonotusz może być trwały lub biodegradowalny i może naśladować różne rodzaje tkanek biologicznych, takich jak kości.
Podczas testów laboratoryjnych naukowcy wykorzystali technologię DAVP do uszczelnienia fragmentu serca kozy (co jest potrzebne do leczenia niezastawkowego migotania przedsionków), naprawy ubytku kości w nodze kurczaka i stworzenia hydrożeli, które mogą rozprowadzać leki chemioterapeutyczne wewnątrz tkanki wątroby.
Możliwość drukowania przez tkankę otwiera szeroki zakres potencjalnych zastosowań w chirurgii i terapii, które często wymagają inwazyjnych metod.
