Ультразвук замість скальпеля: створення матеріалів всередині організму людини стало реальністю

Вчені з Каліфорнійського технологічного інституту представили революційну технологію 3D-друку всередині організму. Методика під назвою DISP (Deep-tissue In Vivo Sonographic Printing) дозволяє за допомогою ультразвуку та біочорнил створювати гідрогелеві структури просто під шкірою — без розрізів чи операцій.

Результати дослідження опубліковані у журналі Science.

Читайте також: В Ізраїлі знайшли загадкові фігурки з Шрі-Ланки в могилах ранніх християн: про що це свідчить

Відомо, що нова методика заснована на ін’єкціях спеціальних біочернил. Їх склад можна варіювати в залежності від завдань від відновлення тканин до створення електронних компонентів. Після введення в тканини, на місце ін’єкції спрямовується ультразвуковий сигнал, який активує полімеризацію — хімічну реакцію, що перетворює рідину в міцну гідрогелеву структуру.

Ультразвук, на відміну від лазерів або інфрачервоного випромінювання, має глибоку проникаючу здатність і не пошкоджує тканини, що робить його ідеальним для таких процедур.

Раніше для подібних завдань застосовувалося інфрачервоне світло, проте його здатність проникнення обмежена поверхневими шарами шкіри. На відміну від нього, ультразвук здатний досягати глибоко розташованих тканин, залишаючись при цьому безпечним та біосумісним.

Вчені поєднали ультразвук з ліпосомами – мікроскопічними бульбашками, чутливими до температурних коливань. Всередину ліпосом був завантажений реагент, що зшиває, а також контрастну речовину і лікарський препарат. Після ін’єкції цієї суміші ультразвуковий промінь активує процес полімеризації, формуючи заздалегідь задані форми, наприклад, зірки або краплі.

Що можна “друкувати”

Дослідники вже успішно створили мікроструктури різної форми – краплі, зірки, кільця – просто під шкірою лабораторних тварин.

Однак це лише початок:

• медичні імплантати – матеріали, що підтримують або відновлюють пошкоджені органи;
• вбудовані електроди – наприклад, для зняття ЕКГ прямо з серця;
• мікрокапсули з ліками, які можуть вивільняти активну речовину в потрібному місці і часі.

Читайте також: Наука проти паніки: дослідження показало, як 5G діє на клітини шкіри

Метод також відкриває можливості створення вбудованих всередині тіла електродів. Для цього до біочорнил додаються струмопровідні речовини – срібло або вуглецеві нанотрубки. Такі електроди можна використовувати, наприклад, для зняття ЕКГ безпосередньо з поверхні органу.