Kaj 3D-tiskalnik ne more sestaviti? Število možnih odgovorov na to vprašanje se je v zadnjih letih eksponentno skrčilo, saj visokotehnološki stroji še naprej odganjajo trdne predmete iz predmeta iz računalniških zasnov.
V zadnjih nekaj mesecih je bilo videti nešteto novih izdelkov in prototipov, ki segajo v vrsto industrij, od nogometnih palic in peresa do jeklenih delov raket in pušk. Prejšnji mesec je tehnologija pomagala nadomestiti 75 odstotkov poškodovane lobanje osebe, ta teden pa je obnovila moški obraz, potem ko je pred štirimi leti polovico izgubil zaradi raka.
Danes nova raziskava kaže, da bi lahko 3D-natisnjen material nekega dne oponašal vedenje celic v človeškem tkivu. Študent Gabriel Villar in njegovi kolegi z univerze v Oxfordu so razvili drobne trdne snovi, ki se obnašajo kot biološko tkivo. Občutljiv material fizično spominja na možgansko in maščobno tkivo ter ima konsistenco mehke gume.
Za izdelavo tega materiala je posebej zasnovan 3D-tiskalni stroj sledil računalniško programiranemu diagramu in izstavil več deset tisoč posameznih kapljic v skladu z določeno tridimenzionalno mrežo. Kot je razvidno iz zgornjega videoposnetka, so se njegove šobe premikale pod različnimi koti, da bi določile položaj vsake drobne kroglice. Vsaka kapljica tehta približno en picoliter - to je eno trilijonto litra - enota, ki se uporablja za merjenje velikosti kapljic brizgalnih tiskalnikov, katerih tehnologija šobe deluje podobno kot utrditev drobnih pik tekočine v popolne slike in besede na papirju.
Kapljice tekočine vsebujejo biokemične snovi, ki jih najdemo v tkivnih celicah. Prevlečena z lipidi - maščobe in olja - drobni vodni predelki so se zlepili in tvorili kohezivno in samonosilno obliko, pri čemer je vsaka kroglica ločena s tanko enojno membrano, podobno lipidnim dvoslojem, ki ščitijo naše celice.
Več 3D-natisnjenih kapljic omrežij. Vljudnost slik Gabriel Villar, Alexander D. Graham in Hagan Bayley (Univerza v Oxfordu)
Oblike, ki so jih oblikovale natisnjene kapljice, so ostale nekaj tednov stabilne. Če bi raziskovalci material rahlo pretresli, bi se kapljice lahko izpodrinile, vendar le začasno. Izdelano tkivo je hitro vzpostavilo prvotno obliko, stopnja elastičnosti, ki jo raziskovalci pravijo, je primerljiva s celicami mehkih tkiv pri ljudeh. Zdi se, da je zapleteno rešetko lipidnih dvoslojev omrežja združilo "celice".
3D-tiskalnik je v nekaterih mrežah kapljic vgradil pore v lipidno membrano. Luknje posnemajo beljakovinske kanale znotraj ovir, ki ščitijo prave celice, filtrirajo molekule, pomembne za delovanje celic v in zunaj. Raziskovalci so v pore vbrizgali vrsto molekule, pomembno za komunikacijo med celico in celico, ki oddaja signale številnim celicam, tako da delujejo skupaj kot skupina. Medtem ko 3D-natisnjeni material ni mogel natančno ponoviti, kako celice razmnožujejo signale, raziskovalci trdijo, da je gibanje molekule po določenih poteh podobno električni komunikaciji nevronov v možganskem tkivu
Voda je zlahka prežela membrane mreže, tudi če pore niso bile vgrajene v njeno strukturo. Kapljice so se zaradi procesa osmoze nabrekle in skrčile in skušale vzpostaviti ravnotežje med količino vode, ki jo vsebujejo, in količino, ki jih obdaja na zunanji strani. Gibanje vode je bilo dovolj, da je kapljice dvignilo proti gravitaciji, jih vleklo in zložilo, posnemalo mišicam podobno aktivnost v človeškem tkivu.
Raziskovalci upajo, da bi lahko te kapljicne mreže programirali tako, da sproščajo zdravila po fiziološkem signalu. Natisnjene celice se lahko nekega dne integrirajo tudi v poškodovano ali odpovedano tkivo, kar bi zagotovilo dodatne odri ali celo nadomestilo nepravilno delujoče celice, morda celo izpodrinejo nekaj od 1, 5 milijona presaditev tkiv, ki potekajo v ZDA vsako leto. Potencial se zdi največji pri presaditvah možganskega tkiva, saj medicinski inženirji trenutno poskušajo v laboratoriju gojiti možganske celice za zdravljenje napredujočih bolezni, kot je Huntingtonova bolezen, ki počasi uničuje živčne celice.
Ne glede na to, ali raste človeško tkivo ali celotna ušesa, je tehnologija 3D-tiskanja na področju medicine v polnem razmahu in nešteti raziskovalci bodo v prihodnjih letih nedvomno skočili na pas.
