Ateityje gydytojai galės spausdinti 3D „pleistrus“ tiesiogiai veikiančiuose organuose, pavyzdžiui, plakančioje širdyje, arba tiksliai pristatyti vaistus į pasirinktas kūno vietas, kas būtina kovojant su piktybiniais navikais. Visoms šioms užduotims reikia išmokti spausdinti modelius giliai gyvuose audiniuose, prie ko itin priartėjo Kalifornijos technologijos instituto mokslininkai.
Tradiciniškai medicinoje 3D modelių polimerizacijai naudojama infraraudonoji šviesa. Tačiau ji prastai prasiskverbia pro odą ir negali aktyvuoti polimerų giliai audiniuose. Todėl Kaltecho mokslininkai pasirinko ultragarsą. Ultragarsas plačiai naudojamas vidaus organų diagnostikai ir tam tikromis sąlygomis gali efektyviai veikti polimerus giliai gyvūnų ar žmogaus kūne, išlaikydamas visišką biologinį suderinamumą.
Mokslininkai sukūrė tokį metodą: ultragarso derina su liposomomis, jautriomis nedideliems temperatūros pokyčiams. Liposomos yra į ląsteles panašūs sferiniai burbuliukai su keliais riebalų sluoksniais, jau naudojami medicinoje tikslingam vaistų pristatymui. Tyrėjai į liposomas įdėjo rišamąją medžiagą ir panardino jas į polimero tirpalą su monomerais. Taip pat į tirpalą buvo pridėta kontrastinė medžiaga, skirta ultragarso vaizdams formuoti, ir vaistinis preparatas, skirtas pristatyti kartu su būsima 3D modelio struktūra.
Vietoj vaistinio preparato arba kartu su juo į dar skystą polimero tirpalą galima įvesti laidžias medžiagas – sidabrą ar anglies nanovamzdelius, kurie gali būti naudojami kuriant elektrodus kūno viduje, pavyzdžiui, EKG matavimams.
Ultragarsinio 3D spausdinimo gyvų organizmų kūnuose pavyzdžiai
Liposomų dalelės yra jautrios nedideliems temperatūros pokyčiams. Tai reiškia, kad fokusuotu ultragarso signalu galima labai tiksliai pakelti temperatūrą pasirinktoje vietoje giliai kūne. Pakanka lokaliai padidinti temperatūrą vos 5 ℃, kad liposomos išlaisvintų rišamąsias medžiagas, kurios pradeda polimerizacijos procesą. Kontrastinė medžiaga leidžia stebėti audiniuose formuojamo modelio formą ir tiksliai koreguoti spausdinimą.
Eksperimento metu su gyva pele mokslininkai atspausdino modelį su vaistu šalia navikinio audinio. Stebėjimai parodė, kad tikslingas vaisto įvedimas naudojant modelį turėjo stipresnį gydomąjį poveikį nei paprasta to paties vaisto injekcija.
„Jau parodėme mažo gyvūno pavyzdžiu, kad galime spausdinti hidrogelius su vaistais navikams gydyti, – teigė mokslininkai. – Kitas mūsų žingsnis – pabandyti atspausdinti modelį didesniam gyvūnui, ir tikimės, kad artimiausioje ateityje tai galėsime pakartoti su žmonėmis.“
