Uszkodzone organy naprawi specjalny… tusz. W ciele będzie utwardzany ultradźwiękami

• Zespół naukowców opracował nowy rodzaj tuszu, który utwardza się pod wpływem fal ultradźwiękowych.
• Tusz jest biokompatybilny i można go wykorzystać do naprawy uszkodzonych struktur w organizmie, takich jak kości, stawy czy zastawki serca.
• Metoda drukowania nazywa się "deep-penetrating acoustic volumetric printing" (DVAP) i bazuje na zjawisku sono-termicznym, w którym fale akustyczne powodują wzrost temperatury w danym materiale.
• Tusz składa się z hydrożeli, specjalnych mikrocząstek i cząsteczek chemicznych, reagujących na ultradźwięki.
• Skład tuszu można zmieniać, tak aby jak najlepiej pasował do danego zastosowania.
• Tusz ma postać lepkiej cieczy, więc można go łatwo wstrzyknąć w docelowe miejsce.
• Metoda została już przetestowana na naturalnych organach, takich jak serce kozy i kości kurczaka.

Zespół z Duke University i Harvard Medical School (USA) zaprezentował właśnie biokompatybilny tusz, który zastyga, tworząc różne trójwymiarowe kształty pod wpływem fal ultradźwiękowych. Ponieważ reaguje na dźwięk, można na niego oddziaływać nawet wewnątrz głęboko ukrytych tkanek.

Przełomowe odkrycie

Badacze twierdzą, że z pomocą tej technologii będzie można naprawiać różne części organizmu, np. uszkodzone zastawki serca czy kości.

Metoda nosi nazwę „deep-penetrating acoustic volumetric printing” (DVAP, objętościowy druk z pomocą penetrujących głęboko fal akustycznych). Bazuje ona na zjawisku sono-termicznym, w którym fale akustyczne powodują wzrost temperatury w danym materiale.

Możliwe zastosowania technologii DVAP:

• Naprawa uszkodzonych kości i stawów
• Leczenie chorób serca, takich jak wady zastawek serca
• Podawanie leków w odpowiednie miejsce w organizmie
• Regeneracja tkanek i narządów

Ultradźwięki mogą wnikać ponad 100 razy głębiej niż światło, choć nadal można nimi sterować w przestrzeni. Możemy więc dotrzeć do różnych tkanek, np. kości czy narządów, z odpowiednią precyzją, której nie zapewniał druk oparty na świetle.

– mówi prof. Junjie Yao, autor pracy opublikowanej w czasopiśmie „Science”..

Tusz utwardzany ultradźwiękami

Tusz nazwany sono-ink łączy w sobie hydrożele, specjalne mikrocząstki i cząsteczki chemiczne, reagujące na ultradźwięki. Sterując nimi, można uzyskiwać różne kształty – od heksagonalnego rusztowania przypominającego właściwościami kość, po hydrożelowe baloniki.

Skład tuszu można zmieniać, tak aby jak najlepiej pasował do danego zastosowania. Materiał może stać się np. twardy, podobnie jak kość, albo np. ulegać biodegradacji.

Sam tusz ma postać lepkiej cieczy, więc można go łatwo wstrzyknąć w docelowe miejsce. W czasie przesuwania w jego stronę ultradźwiękowej sondy składniki materiału łączą się ze sobą i tusz twardnieje.

– wyjaśnia twórca metody, prof. Shrike Zhang, cytowany na stronie uczelni.

Próba na naturalnym organie

Wynalazek przeszedł już próbę na naturalnym organie. Korzystający z niego w laboratorium naukowcy zamknęli uszkodzoną część serca kozy. Implant scalił się z narządem i był na tyle elastyczny, że wytrzymał ruch naśladujący naturalne bicie serca. Równie dobrze przeszedł test na kości kurczęcia.

Nadal wiele dzieli nas od wprowadzenia tego narzędzia do klinik, ale dotychczasowe testy potwierdziły potencjał tej technologii. Jesteśmy bardzo podekscytowani tym, dokąd może nas ona zaprowadzić. 

– stwierdza prof. Zhang.

Badacze pokazali, też, że metoda może posłużyć do podawania leków w odpowiednie miejsce. Zawierający wybrany farmaceutyk tusz wprowadzili do fragmentu wątroby. Po utwardzeniu materiał powoli uwalniał lek.

Ponieważ możemy drukować przez tkanki, widzimy wiele potencjalnych zastosowań tej techniki w chirurgii i terapii, które tradycyjnie wiązały się z bardzo inwazyjnymi i metodami. Praca ta otwiera fascynującą nową drogę w świecie druku 3D i z niecierpliwością czekamy, aby wspólnie zgłębić potencjał tego narzędzi.

– dodaje prof. Yao.

Podsumowanie: 

Autorzy badania podkreślają, że nowa technologia ma potencjał, aby zrewolucjonizować sposób leczenia uszkodzonych organów. Jest ona mniej inwazyjna niż tradycyjne metody naprawy, takie jak operacja chirurgiczna, i może być stosowana do naprawy uszkodzonych organów w trudno dostępnych miejscach.

Badanie naukowców z Duke University i Harvard Medical School jest ważnym krokiem w rozwoju drukowania 3D w medycynie. Technologia DVAP ma potencjał do umożliwienia lekarzom wykonywania bardziej precyzyjnych i mniej inwazyjnych zabiegów chirurgicznych. Badacze uważają, że metoda ma potencjał do zastosowania w wielu różnych dziedzinach medycyny, w tym w chirurgii, terapii i farmakologii.

 

Źródło: Niezalezna.pl, PAP, pratt.duke.edu, science.org

#Uszkodzone organy