В близко бъдеще нова форма на материал, който функционира като лепенка, има потенциала да поправи увредени сърца или други части на тялото чрез плавно интегриране със съществуващата тъкан.
Изследователите са създали нов метод за 3D печат на материали, които имитират здравината и гъвкавостта на човешката тъкан. Университетът на Колорадо Боулдър си партнира с Университета на Пенсилвания, за да разработи този нов метод за 3D печат, наречен Непрекъснато втвърдяване след излагане на светлина, подпомогнато от редокс инициация (CLEAR).
Интересното е, че този подход ще доведе до създаването на материали с уникална комбинация от свойства: гъвкавост, за да издържат на постоянния пулс на сърцето, издръжливост, за да устоят на натиска в ставите, и адаптивност, за да отговарят на специфични изисквания на пациента.
University of Colorado at Boulder
Екипът се надява, че тази техника ще доведе до усъвършенствани биоматериали, като сърдечни превръзки с лекарства, хрущялни лепенки и безиглени конци.
„Сърдечните и хрущялните тъкани си приличат по това, че имат много ограничен капацитет да се възстановяват. Когато са повредени, няма връщане назад. Чрез разработването на нови, по-устойчиви материали за подобряване на този процес на възстановяване, ние можем да окажем голямо влияние върху пациентите“, казва Джейсън Бърдик, старши автор.
Невероятно здрави материали
3D принтерите изграждат обекти слой по слой, използвайки различни материали, включително живи клетки. Хидрогеловете са популярни за направата на изкуствени тъкани, но на стандартните 3D отпечатани хидрогелове понякога им липсва силата и гъвкавостта, необходими за медицински приложения.
„Представете си, че имате твърда пластмаса, залепена за сърцето ви. Няма да се деформира, докато сърцето ви бие. Просто ще се счупи“, казва Бърдик.
Въпреки това, този нов 3D процес произвежда здрави, гъвкави материали, които могат да залепнат за влажна тъкан. CLEAR работи чрез преплитане на дълги молекули в 3D отпечатани материали. Тази идея идва от сложното заплитане, открито в червеите.
Новосъздадените материали са подложени на строги тестове за разтягане и натоварване, включително доста необичайна процедура, при която велосипед се движи върху пробата.
Изследователите откриват, че материалите са много по-здрави от тези, създадени чрез стандартния процес на 3D печат. Впечатляващо е, че тези материали също демонстрират съвместимост и адхезия към животински тъкани и органи.
„Сега можем да отпечатаме 3D лепилни материали, които са достатъчно здрави, за да поддържат механично тъканите. Никога преди не сме били в състояние да направим това“, казва Мат Дейвидсън, съавтор и научен сътрудник в Burdick Lab.
Процесът е енергийно щадящ
Бърдик и екипът му предвиждат бъдеще, в което тези 3D-отпечатани материали могат да се използват за коригиране на сърдечни дефекти, прилагане на лекарства за заздравяване на тъканите директно към органите, стабилизиране на дискова херния и извършване на хирургично затваряне без шев.
Освен това този подход е екологичен, тъй като заобикаля енергоемката фаза на втвърдяване, която обикновено се изисква при 3D печат.
„Това е прост метод за 3D обработка, който хората в крайна сметка биха могли да използват в собствените си академични лаборатории, както и в индустрията, за да подобрят механичните свойства на материалите за голямо разнообразие от приложения“, казва Абхишек Дханд, първи автор и изследовател в Burdick Lab, в прессъобщението.
Екипът е подал предварителен патент и скоро ще проведе допълнителни изследвания, за да изследва отговора на тъканите към тези материали. Констатациите са докладвани в списание Science.
Източник: InterestingEngineering
