Нещодавно дослідники знайшли спосіб створювати медичні імплантати просто всередині тіла, не розрізаючи його. Замість скальпелів і швів вони використовують ултразвук. Цей метод, що дістав назву глибокого звукового друку в природних умовах (DISP), уже було випробувано на мишах і кроликах, показавши перспективність для лікування раку і загоєння ран.Про це пише
ScienceAlert.
Команда, яка створила DISP, очолюється інженером-біомедиком Веєм Гао з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech). У їхній роботі, опублікованій у журналі Science, описується, як вони ввели в організм спеціалізоване "біочорнило", а потім за допомогою ультразвуку надали йому твердість і точні форми.
Ці біочорнила містять полімерні ланцюжки та зшивальні агенти — будівельні блоки гідрогелю. Щоб запобігти занадто ранньому формуванню гідрогелю, зшивальні агенти запечатуються всередині крихітних капсул на основі ліпідів, які називаються ліпосомами. Ці ліпосоми сконструйовані таким чином, що під час нагрівання до 41,7 градусів Цельсія, що лише на кілька градусів вище за нормальну температуру тіла, вони розриваються.
Спрямовуючи сфокусований ультразвук у певні точки, дослідники можуть нагрівати та розривати ліпосоми, вивільняючи зшивальні речовини та тверднучи гідрогель саме там, де це необхідно.
На відміну від більш ранніх методів, заснованих на використанні інфрачервоного світла, яке насилу проникає за межі шкіри, ультразвук може досягати тканин на глибині кількох сантиметрів. Під час випробувань на тваринах команда успішно надрукувала гідрогелеві структури на глибині до 4 сантиметрів під поверхнею шкіри.
Вони навіть надавали матеріалу форму зірок і крапель, демонструючи точний контроль. В одному з експериментів вони ввели в біочорнило хіміотерапевтичний препарат доксорубіцин і надрукували його поруч із пухлинами сечового міхура у мишей. Гідрогель, що повільно вивільнявся, за кілька днів убив значно більше ракових клітин порівняно зі стандартними ін'єкціями ліків.
Крім доставки ліків, DISP може використовуватися для відновлення тканин і моніторингу стану здоров'я в режимі реального часу. Додавши в біочорнило провідні матеріали, як-от вуглецеві нанотрубки або срібні нанодрітчасті нанодроти, дослідники створили гідрогелі, здатні сприймати температуру й електричні сигнали.
Їх можна використовувати для моніторингу серцевих ритмів або м'язової активності всередині організму. При цьому гідрогелі не виявляли ознак токсичності, а невикористане біочорнило виводилося з організму природним шляхом протягом тижня.
Команда також використовувала газові везикули — крихітні білкові структури, наповнені газом, як контрастні агенти для візуалізації. Ці бульбашки змінюють свій ультразвуковий сигнал під час формування гідрогелю, що дає змогу візуалізувати процес друку в режимі реального часу. Такий зворотний зв'язок гарантує, що матеріал твердне правильно і в потрібному місці.
Хоча DISP все ще перебуває на стадії експерименту, дослідники з оптимізмом дивляться на його майбутнє. Вони планують протестувати методику на більших тваринах і, зрештою, на людях. Одна з їхніх цілей — розробка систем, керованих штучним інтелектом, які зможуть друкувати матеріали всередині рухомих органів, наприклад, серця, що б'ється.
У разі успіху цей підхід може здійснити революцію в тому, як лікарі проводитимуть лікування, відновлюватимуть тканини і стежитимуть за станом здоров'я — і все це зсередини організму, без необхідності інвазивного хірургічного втручання.
Якщо ви хочете залишити коментар, прохання авторизуватися або зареєструватися.