Nawet przy niskich prędkościach drukarka 3D zaprojektowana przez Rohita Bhargavę jest po prostu hipnotyzująca. Podczas ruchu z ostrej końcówki nagle pojawia się strużka cienkiej, błyszczącej masy, podobnej do plastiku. W ułamku sekundy wychodzi kolejna rura. Następnie łączą się, rysują kontury trójwymiarowego kształtu - maleńkiej anatomicznie dokładnej kopii serca.
Rohit Bhargava i jego drukarka 3D
Szef University of Illinois Cancer Innovation Center pracuje nad problemem wprowadzania skomplikowanych rozwiązań technicznych do współczesnej medycyny.
„Muszą nastąpić fundamentalne zmiany w opiece zdrowotnej” - mówi Bhargava. - Zwróć uwagę na nowoczesne laptopy, telefony. Wcześniej były drogie, ale z czasem stały się tańsze, ponieważ technologie stały się bardziej zaawansowane. Jeśli przeniesiemy innowacyjne rozwiązania do sektora opieki zdrowotnej, uogólnimy wiedzę i przekształcimy je w użyteczne rozwiązania, w przyszłości będziemy mogli znacznie obniżyć koszty opieki medycznej i poprawić jej jakość”.
Drukarka 3D Bhargava oparta jest na złożonych algorytmach matematycznych. Urządzenie może drukować tuby o grubości do 10 mikronów - 1/5 grubości ludzkiego włosa.
Film promocyjny:
Filamenty wychodzące z drukarki Rohit mogą łączyć się ze sobą i tworzyć złożone projekty. Mogą się na nich rozwijać komórki, mogą przez nie przechodzić płyny biologiczne. Naczynia limfatyczne, przewody mleczne i inne elementy mogą być odtwarzane w dowolnej ilości - dziesiątkach, setkach, tysiącach. Pozwala to na przeprowadzenie wielu ważnych eksperymentów.
Badacze będą mogli wstrzyknąć komórki nowotworowe do każdej próbki, koncentrując się na zachowaniu, odpowiedziach nowotworowych w organizmie pojedynczego pacjenta, dzięki zastosowaniu różnych metod terapeutycznych. Ułatwi to analizę i zrozumienie różnic między chorymi a zdrowymi tkankami.
Technologia cyborga
Michael McAlpin, naukowiec z Minnesoty, również skupił się na pracy drukarek 3D.
Z reguły w trakcie badań on i jego koledzy wymieniają serce na rozrusznik, chrząstkę kolana na tytan. Nowoczesne technologie umożliwiają zainstalowanie zamiast dotkniętego narządu, na przykład wątroby, jej trójwymiarowej kopii, składającej się z tych samych komórek, co oryginał.
Jednym z pierwszych osiągnięć laboratorium McAlpin było ucho - spirala nanocząsteczek srebra została zatopiona w różowej skorupce chrząstki. Wtedy wynalazek stał się przedmiotem kpin z powodu swojej prostoty i surowego wyglądu. Jednak ucho było w stanie wykryć częstotliwości radiowe, które były poza normalnym zasięgiem człowieka.
To była komórka tego samego typu z prostą elektroniką. W środowisku naukowym nazywano to „nagrywaniem bezpośrednim”, „wytwarzaniem addytywnym”, ponieważ wszyscy rozumieli, że to jeszcze nie jest druk 3D. Jednak bariera została zrzucona. Obecnie projekty bioniki 3D są wszędzie.
Rozwiązania inżynieryjne na przyszłość
McAlpin pracuje nad maszyną, która może jednocześnie przetwarzać różne rodzaje materiałów, szybko łączyć substancje biologiczne i elektronikę.
Oczywiście nie nadszedł jeszcze czas, kiedy protetyczne uszy z super mocami są dostępne dla każdego. Ale to nie jest tak daleko, dzięki pracy zespołu McAlpin. Jego laboratorium nie kończy się na uchu. Ostatnio zespół naukowców stworzył bioniczne oko. Teraz inżynierowie pracują nad bioniczną skórą i zregenerowanym rdzeniem kręgowym.
McAlpin uważa, że teraz nikt nie potrzebuje drukarki 3D, ponieważ drukuje ona tylko nieporęczne drobiazgi na pulpicie. Rozbudowa funkcji technologii, wprowadzenie algorytmów, dzięki którym urządzenia będą pracować z miękkimi polimerami, różnymi materiałami biologicznymi i elektroniką.
Bezbolesne zastrzyki
Na Uniwersytecie Teksańskim w Dallas zespół kierowany przez Jeremiaha J. Gassensmitha pracuje nad ulepszeniem igieł iniekcyjnych przy użyciu technologii 3D.
„Igły nie mają przyjaciół” - żartuje Ron Smaldon, chemik UT-Dallas i członek grupy Gassensmith. Wraz ze studentami Danielem Berry i Michaelem Luzuriaga, Ron pomógł opracować plaster mikroigłowy 3D. Przypomina kawałek taśmy klejącej, w który wlewa się szczepionkę lub lekarstwo.
Plaster zawiera siatkę mikroskopijnych igieł. Bezboleśnie przebijają górną warstwę skóry pacjenta w celu dostarczenia do organizmu niezbędnych leków. Obecnie produkcja mikroigieł odbywa się na formach plastikowych lub z szablonów ze stali nierdzewnej metodą litografii. Zastosowanie technologii 3D i biodegradowalnego tworzywa sztucznego znacznie obniży koszty rozwoju. Plastry mikroigłowe w niedalekiej przyszłości będą mogły być produkowane wszędzie tam, gdzie jest źródło energii.
Mikroskopijni pływacy-roboty
Hakan Ceylan, badacz z Max Planck Institute for Intelligent Systems (Stuttgart, Niemcy), snuje ambitne plany: chce wyeliminować potrzebę operacji. W jaki sposób? Pomogą mu w tym roboty-pływacy (mikrosymetry) wielkości klatki.
„Zabiegi chirurgiczne są bardzo traumatyczne. Wiele operacji kończy się śmiercią. Albo ludzie umierają z powodu infekcji pooperacyjnych”- mówi Hakan Ceylan.
Mikromymery są tworzone na drukarce 3D z wykorzystaniem polimeryzacji dwufotonowej i podwójnie helikalnego hydrożelu z nanocząsteczkami magnetycznymi. Roboty pływające są półautonomiczne. Wszczepiane są przy użyciu zewnętrznego promieniowania magnetycznego. Są również w stanie reagować na pewne sygnały środowiskowe lub chemikalia, które napotykają w organizmie.
Analiza mózgu
Eric Wiire pracuje na Uniwersytecie w San Diego. Bada mózg: przyczyny migreny, szumu w uszach, zawrotów głowy i innych zaburzeń. Praca Viire polega na wykorzystaniu technologii wirtualnej rzeczywistości do leczenia niektórych z tych schorzeń.
Naukowiec bada również możliwości analizy wideo w diagnostyce czerniaka. Zastosowanie tej technologii pozwoli na tworzenie większych, lepszych jakościowo baz danych oraz tańszych sensorów hiperspektralnych.
Ilya Filatov