Naučnici sa California Institute of Technology (Caltech) najavili su razvoj potpuno nove metode 3D štampanja biomaterijala, unutar živog organizma, koristeći fokusirane ultrazvučne talase umesto tradicionalnih hirurških procedura. Ova tehnika, nazvana DISP — Deep Tissue In Vivo Sound Printing, predstavlja veliki korak ka minimalno invazivnoj medicini i otvara mogućnosti za regeneraciju tkiva, ciljanje terapija i stvaranje medicinskih implantata unutar tela,bez ikakvog rezanja kože.
Tradicionalne metode 3D bioprintinga, uključujući one koje koriste svetlost (npr. infracrveno), bile su ograničene u svojoj sposobnosti da prodiru duboko u tkivo jer svetlosni talasi ne dopiru dalje od površinskih slojeva kože.
Želja da se prevaziđe ovaj problem je dovela istraživače da se okrenu ultrazvuku, poznatoj medicinskoj tehnologiji koja može sigurno prodirati duboko u telo. Fokusirani ultrazvuk se već vekovima koristi u medicini (npr. za snimanje fetusa), ali njegova primena za 3D štampanje predstavlja radikalno novo korišćenje.
Vođa tima, prof. Vei Gao, stručnjak za medicinsko inženjerstvo na Caltech-u, zajedno je sa istraživačima osmislio biokompatibilnu platformu koja može kontrolisano i precizno inicirati proces polimerizacije,vezivanja molekula u čvrste strukture,tamo gde je potrebno unutar živog tkiva.
Kako DISP funkcioniše — korak po korak
Ubrizgavanje “bio-mastila”
Istraživači pripremaju specijalnu bio-mastilo koje sadrži:polimerne prekursore — materijale koji mogu formirati gel ili strukture,liposome osetljive na temperaturu — male mehuraste kapsule koje sadrže hemikalije (cross-linking agente) koje pokreću stvrdnjavanje,gasne vezikule — proteini ispunjeni vazduhom koji poboljšavaju ultrazvučni kontrast za praćenje procesa.
Ovaj kompleksni miks se može ubrizgati intravenozno ili direktno u regiju gde se želi izgraditi nova struktura.
Fokusirani ultrazvuk “aktivira” štampanje
Fokusirani ultrazvučni snop se emituje kroz kožu do ciljanog mesta unutar tela. On povećava temperaturu lokalno za samo nekoliko stepeni iznad telesne temperature, što uzrokuje otvaranje liposoma i oslobađanje njihovog sadržaja.
Oslobođeni cross-linking agensi onda katalizuju polimerizaciju,vezivanje molekula polimera,u tačno definisanom prostoru. Rezultat je čvrsta struktura (npr. gel, kapsula ili implantat) oblikovana u živom tkivu.
Praćenje u realnom vremenu
Gasne vezikule u bio-mastilu funkcionišu kao ultrazvučni kontrastni agensi, one menjaju svoj prikaz na ultrazvučnom snimku kada se štampanje dogodi, omogućavajući naučnicima da u realnom vremenu vide gde i kako se struktura formira.
U ranim studijama, naučnici su koristili DISP da bi štampali polimerne gelove hemoterapijski lek direktno pored tumora mokraćne bešike kod miševa. Uzrokovan je znatno veći nivo smrti ćelija tumora u poređenju sa direktnim uključenim injektiranjem leka.
U izvođenim testovima kod kunića, DISP je iskorišćen za kreiranje provodljivih gelova unutar mišićnog tkiva, bez vidljivog oštećenja okolnog tkiva i bez ostavljanja neželjenih ostataka.
Istraživači planiraju sledeće korake:
Širenje na veće modele životinja — prelazak sa miševa i kunića na složenije modele bliže ljudskoj anatomiji.
Kombinacija sa veštačkom inteligencijom: Korišćenje AI i mašinskog učenja da bi se omogućila autonomna, visoko precizna kontrola ultrazvuka čak i u pokretnim organima poput srca.
Priprema za klinička ispitivanja na ljudima — dugoročni cilj je omogućiti bez-skalpelne tretmane kod ljudi.
Komentari (0)