Новая технология позволит печатать импланты внутри тела пациента без операции

Новая технология позволит печатать импланты внутри тела пациента без операции

На данный момент большая часть технологий 3D-печати — это громоздкие «принтеры», которые производят заданную модель в течение достаточно долгого времени и требуют надежной подложки. Более новая технология — фоточувствительные чернила, которые непосредственно реагируют на направленные лучи света и быстро затвердевают, но и она не подходит для работы непосредственно в теле пациента: ведь свет не попадет внутрь.

Метод, предложенный сейчас учеными Дьюкского и Гарвардского университетов, предполагает работу со звуком. Его назвали DVAP: deep-penetrating acoustic volumetric printing, в переводе — глубокопроникающая акустическая объемная печать.

Разработанные американскими учеными чернила будут вводиться в организм в виде жидкости, а когда достигнут нужного места — застывать в заданной форме и становиться имплантом с нужной пациенту функцией. 

«DVAP опирается на термоакустический эффект, который возникает, когда звуковые волны поглощаются тканями тела и повышают их температуру, в результате чего наши чернила затевердевают. Ультразвуковые волны могут проникать глубже, чем свет, более чем в 100 раз. И при этом воздействуют на конкретную область, что позволяет нам достичь конкретного места в тканях, костях или органах», — объясняет специалист по биомедицинской инженерии Дьюкского университета Джунджи Яо, разработавший технологию ультразвуковой печати.

Фото: Junjie Yao, Duke University; Shrike Yu Zhang, Harvard Medical School

Вязкие чернила для DVAP представляют собой комбинацию гидрогелей, микрочастиц и молекул, предназначенных для специфической реакции на ультразвуковые волны. В зависимости от целей, могут добавляться и другие компоненты: например, костный минерал.

Чернила вводятся в определенную область тела, а специальный датчик, находящийся около пациента, посылает узконаправленные ультразвуковые волны. Под их воздействием гель приобретают требуемую форму и структуру: например, может имитировать твердую кость, или собраться в небольшой пузырек гидрогеля, который останется на стенке внутреннего органа. Излишки чернил удаляются с помощью шприца.

Испытания на животных доказали перспективы использования DVAP как минимум в двух направлениях. Успешно проведена операция на сердце — ее отличие от традиционной в том, что не потребовалось вскрывать грудную клетку, чернила ввели более щадящим способом: через катетер. В другом случае удалось восстановить сломанную кость. Кроме того, в лабораторных условиях доказана возможность доставлять лекарства для химиотерапии непосредственно в печень и медленно высвобождать их из гидрогеля.

 «Поскольку мы можем печатать через ткани тела, открывается множество возможностей для применения технологии в хирургии и терапевтическом лечении. Традиционное лечение таких же состояний включает инвазивные травмирующие методы», —поясняет Яо.