Учените се научиха на 3D-печат на всякакви неща директно в тялото на живите организми

Някой ден лекарите ще могат да отпечатват 3D-пластири директно в работещите органи, като например биещо сърце, или да започнат да доставят лекарства прецизно в избрани области на тялото, което е необходимо за борбата със злокачествените тумори. Всички тези задачи изискват научаване, как да се отпечатва модел дълбоко в жива тъкан —- нещо, до което учените от Калифорнийския технологичен институт почти са се доближили.

Традиционно, инфрачервената светлина се използва за полимеризация на 3D-моделите в медицината. Въпреки това, тя не прониква добре в кожата и не може да активира полимери дълбоко в тъканите. Ето защо учените от Калифорнийския технологичен институт са се обърнали към ултразвука. Ултразвукът се използва широко за диагностика на вътрешните органи и при определени условия може ефективно да въздейства върху полимерите дълбоко в тялото на животни и хора, като същевременно запазва абсолютна биосъвместимост.

Учените са разработили следния подход: комбинация от ултразвук с липозоми, които са чувствителни към малки температурни промени. Липозомите са клетъчноподобни сферични везикули с множество мастни слоеве. Те вече се използват в медицината за целенасочено доставяне на лекарства. Изследователите са заредили липозомите с омрежващ агент и ги потопили в полимерен разтвор, съдържащ мономери. В разтвора са поставени също вещество за създаване на контраст в ултразвуковото изображение и лекарство, което ще бъде доставено като част от бъдещия 3D-модел.

Вместо или заедно с лекарството, към все още течния полимерен разтвор могат да се добавят проводими вещества — сребърни или въглеродни нанотръби, които могат да се използват за създаване на електроди вътре в тялото върху органите, например за записване на ЕКГ.

Липозомните частици са чувствителни към малките температурни промени. Това означава, че с помощта на фокусиран ултразвуков сигнал е възможно много прецизно да се повиши температурата на целта дълбоко в живото тяло. Достатъчно е локално повишаване на температурата само с 5 ℃, за да могат липозомите да освободят свързващите вещества и да започнат процеса на полимеризация. Контрастното вещество ви позволява да наблюдавате формата на модела, който се образува в тъканите, и точно да коригирате отпечатъка.

По време на експеримент върху жива мишка, учените отпечатали модел с лекарството до туморна тъкан. Наблюдението показало, че прецизното доставяне на лекарства, използвайки модела, има по-силен терапевтичен ефект от простото инжектиране на същото лекарство.

„Вече показахме, използвайки малко животно като пример, че можем да отпечатаме хидрогелове с лекарствено вещество за лечение на тумори“ — казаха учените. „Следващата ни стъпка е да се опитаме да отпечатаме модела върху по-голямо животно и се надяваме, че в близко бъдеще ще можем да го възпроизведем и върху хора.“