Американские ученые изобрели жидкость под названием «био-чернила» для 3D-печати синтетической ткани. Материал можно вводить непосредственно в организм человека, используя специальную насадку. В будущем технология может быть использована для менее болезненного, чем при других инвазивных методах, внедрения искусственных органов и тканей в тело человека.
Новые био-чернила были разработаны командой ученых из Калифорнийского института, Университета штата Огайо и Университета штата Пенсильвания.
Био-чернила распределяются с помощью микронасадки, которая управляется роботом. Жидкость вводится в тело пациента через небольшой разрез. Чтобы удерживать каждую нить био-чернил на месте, наконечник насадки прокалывает внутреннюю ткань пациента. Затем в прокол вводятся капли жидкости. После этого устройство помещает еще одну каплю на наружную сторону ткани для дополнительного закрепления. Остальная часть нити затем перемещается в другую точку привязки.
Некоторые типы био-чернил уже существуют. Они представляют собой жидкость, содержащую живые клетки, каркасный материал и естественные соединения, которые стимулируют рост клеток в каркасе. Постепенно жидкость превращается в чистую биологическую ткань. Био-чернила выдавливаются из сопла 3D-принтера в инкубатор, после чего происходит постепенное наращивание слоев ткани. Затем искусственный орган хирургическим путем пересаживают человеку.
Во многих случаях чернила затвердевают только под воздействием ультрафиолетового света. Но ультрафиолетовые лучи вредны для собственных тканей пациента, тем более, если облучать внутренние органы.
Кроме этого, метод хирургической имплантации часто включает в себя большие разрезы, что создает дополнительный риск инфекции и увеличивает время выздоровления пациента. При этом между созданием ткани и ее имплантацией пациенту проходит длительное время, что может вызвать дальнейшие осложнения. Поэтому группа исследователей стремилась разработать технологию для 3D-печати тканей непосредственно в теле человека. Предварительные испытания на курицах доказали перспективность метода.
Ученые отмечают, что новые био-чернила можно наносить изнутри при нормальной температуре тела. Чернила сохнут и затвердевают под воздействием видимого света без УФ-излучения.
Команда исследователей считает, что такая технология в тканевой инженерии играет важную роль в разработке и улучшении минимально инвазивных методов. Чернила могут быть использованы для таких процедур, как восстановление дефектов ткани или органа, нанесение пластырей или создание сеток для восстановления после удаления грыжи.
Операции станут более безопасными для пациента, сэкономят время и будут более экономически эффективными. Врачи смогут доставлять нужные искусственные клетки для замены поврежденных непосредственно в места поражения. Также это вещество может быть использовано для создания кровеносных сосудов и позвоночных дисков.
Исследование было опубликовано в журнале Biofabrication.
3D-печать в медицине
3D-печать играет все более важную роль в медицине и хирургических процедурах. За пределами этого исследования есть другие организации, которые успешно применяют технологии 3D-печати в медицине. Например, европейская компания Xilloc специализируется на заказных имплантатах. Они создают 3D-отпечатанные костные имплантаты на основе компьютерной томографии пациента. Материал для 3D-печати своим составом похож на настоящую кость и содержит фосфат кальция. Костный имплантат при введении сливается с костью пациента.
Также 3D-печать используется для изготовления ортопедических протезов.
