Selv ved lave hastigheter er 3D-skriveren designet av Rohit Bhargava ganske enkelt fascinerende. Under bevegelse dukker det plutselig opp en sildring av tynn, skinnende masse, som ligner på plast. I løpet av et sekund kommer det ut et annet rør. Så blir de med, konturene av en tredimensjonal form tegnes - en bitteliten anatomisk nøyaktig kopi av hjertet.
Rohit Bhargava og 3D-skriveren hans
Lederen for University of Illinois Cancer Innovation Center jobber med problemet med å introdusere komplekse tekniske løsninger i moderne medisin.
"Det må være grunnleggende endringer i helsevesenet," sier Bhargava. - Vær oppmerksom på moderne bærbare datamaskiner, telefoner. Tidligere var de dyre, men med tiden ble de billigere, fordi teknologiene ble mer avanserte. Hvis vi overfører innovativ utvikling til helsevesenet, generaliserer kunnskap og transformerer dem til nyttige løsninger, vil vi i fremtiden kunne redusere kostnadene for medisinsk behandling og forbedre kvaliteten."
Bhargava 3D-skriveren er basert på komplekse matematiske algoritmer. Enheten kan skrive ut rør som er opptil 10 mikron tykke - 1/5 tykkelsen på et menneskehår.
Salgsfremmende video:
Filamentene som kommer ut av Rohit-skriveren kan binde seg til hverandre og lage komplekse design. Celler kan utvikle seg på dem, biologiske væsker kan passere gjennom dem. Lymfekar, melkekanaler og andre elementer kan reproduseres i enhver mengde - titalls, hundrevis, tusenvis. Dette gjør det mulig å utføre mange viktige eksperimenter.
Forskere vil kunne injisere tumorceller i hver prøve, med fokus på atferd, kreftsvar i kroppen til en individuell pasient på grunn av bruk av forskjellige terapeutiske metoder. Dette vil gjøre det lettere å analysere og forstå forskjellene mellom syke og sunne vev.
Cyborg-teknologi
Minnesota-forsker Michael McAlpin fokuserte også på arbeidet til 3D-skrivere.
Som regel erstatter han og kollegene i løpet av forskningen hjertet med en pacemaker, knebrusk med titan. Moderne teknologier gjør det mulig å installere i stedet for det berørte organet, for eksempel leveren, en tredimensjonal kopi av det, som består av de samme cellene som originalen.
En av de første prestasjonene ved McAlpins laboratorium var øret - en spiral av sølv nanopartikler var innebygd i det rosa skallet på brusk. Da ble oppfinnelsen gjenstand for latterliggjøring på grunn av sin enkelhet og rå utseende. Øret klarte imidlertid å oppdage radiofrekvenser som var utenfor det normale området for mennesker.
Det var en celle av samme type med enkel elektronikk. I det vitenskapelige samfunnet ble dette kalt "direkte opptak", "additiv produksjon", siden alle forsto at dette ikke var 3D-utskrift ennå. Barrieren ble imidlertid kastet ned. I dag er 3D-bionikkprosjekter overalt.
Ingeniørløsninger for fremtiden
McAlpin jobber med en maskin som kan behandle forskjellige typer materialer samtidig, raskt kombinere biologiske stoffer og elektronikk.
Tiden er selvfølgelig ikke kommet ennå når proteseører med supermakter er tilgjengelig for alle. Men det er ikke så langt, takket være arbeidet til McAlpins team. Laboratoriet hans stopper ikke ved øret. Senest skapte forskerens team et bionisk øye. Nå jobber ingeniører på bionisk hud og regenerert ryggmarg.
McAlpin mener ingen trenger en 3D-skriver nå fordi den bare skriver ut klumpete knickknacks til skrivebordet. Utvidelse av funksjonene til teknologi, innføring av algoritmer som enhetene vil fungere med myke polymerer, forskjellige biologiske materialer og elektronikk.
Smertefrie injeksjoner
Ved University of Texas i Dallas jobber et team ledet av Jeremiah J. Gassensmith for å forbedre injeksjonsnålene ved hjelp av 3D-teknologi.
"Nåler har ingen venner," spøker Ron Smaldon, en kemiker i UT-Dallas og medlem av Gassensmith-gruppen. Sammen med doktorgradsstudenter Daniel Berry og Michael Luzuriaga, hjalp Ron med å utvikle 3D-micronedle-lappen. Det ligner et stykke duct tape der en vaksine eller medisin helles.
Plasteret inneholder et rutenett med mikroskopiske nåler. De stikker gjennom det øverste laget av pasientens hud helt smertefritt for å levere nødvendige medisiner til kroppen. For øyeblikket utføres mikronålsproduksjon ved bruk av plastformer eller fra rustfrie stålmaler ved bruk av litografi. Bruk av 3D-teknologi og biologisk nedbrytbar plast vil redusere utviklingskostnadene betydelig. Microneedle-lapper i nær fremtid kan produseres uansett hvor det er en energikilde.
Mikroskopiske robotsvømmere
Hakan Ceylan, forsker ved Max Planck Institute for Intelligent Systems (Stuttgart, Tyskland), legger ambisiøse planer: Han ønsker å eliminere behovet for kirurgi. Hvordan? Roboter-svømmere (mikrosimmere) på størrelse med et bur vil hjelpe ham i dette.
”Kirurgiske inngrep er veldig traumatiske. Mange operasjoner er dødelige. Eller mennesker dør av postoperative infeksjoner, sier Hakan Ceylan.
Mikrosimmere er laget på en 3D-skriver ved bruk av to-foton-polymerisasjon og dobbel spiralformet hydrogel med magnetiske nanopartikler. Svømme roboter er semi-autonome. De blir implantert ved hjelp av ekstern magnetisk stråling. De er også i stand til å svare på visse miljøsignaler eller kjemikalier som de møter i kroppen.
Hjerneanalyse
Eric Wiire jobber ved University of San Diego. Han undersøker hjernen: årsakene til migrene, tinnitus, svimmelhet og andre lidelser. Viires arbeid innebærer å bruke virtual reality-teknologi for å behandle noen av disse forholdene.
Forskeren studerer også mulighetene for videoanalyse i diagnosen melanom. Bruken av denne teknologien vil gjøre det mulig å lage databaser med større kvalitet og billigere hyperspektrale sensorer.
Ilya Filatov
