Selv ved lave hastigheder er 3D-printeren designet af Rohit Bhargava simpelthen fascinerende. Under bevægelse vises pludselig et strejf af tynd, skinnende masse, der ligner plast, fra det skarpe spids. I et split sekund kommer et andet rør ud. Så går de sammen, konturerne af en tredimensionel form tegnes - en lille anatomisk nøjagtig kopi af hjertet.
Rohit Bhargava og hans 3D-printer
Lederen for University of Illinois Cancer Innovation Center arbejder på problemet med at introducere komplekse tekniske løsninger i moderne medicin.
”Der skal være grundlæggende ændringer i sundhedsvæsenet,” siger Bhargava. - Vær opmærksom på moderne bærbare computere, telefoner. Tidligere var de dyre, men med tiden blev de billigere, fordi teknologier blev mere avancerede. Hvis vi overfører innovative udviklinger til sundhedsområdet, generaliserer viden og omdanner dem til nyttige løsninger, vil vi i fremtiden kunne reducere omkostningerne til medicinsk behandling og forbedre dens kvalitet."
Bhargava 3D-printeren er baseret på komplekse matematiske algoritmer. Enheden kan udskrive rør op til 10 mikron tykke - 1/5 tykkelsen af et menneskehår.
Salgsfremmende video:
Filamentene, der kommer ud af Rohit-printeren, kan binde til hinanden og skabe komplekse design. Celler kan udvikle sig på dem, biologiske væsker kan passere gennem dem. Lymfekar, mælkekanaler og andre elementer kan gengives i enhver mængde - titusinder, hundreder, tusinder. Dette gør det muligt at udføre mange vigtige eksperimenter.
Forskere vil være i stand til at injicere tumorceller i hver prøve med fokus på adfærd, kræftsvar i kroppen af en individuel patient på grund af anvendelsen af forskellige terapeutiske metoder. Dette vil gøre det lettere at analysere og forstå forskellene mellem syge og sunde væv.
Cyborg-teknologi
Minnesota-forskeren Michael McAlpin fokuserede også på 3D-printere.
Som regel erstatter han og hans kolleger i løbet af forskningen hjertet med en pacemaker, knæbrusk med titan. Moderne teknologier gør det muligt at installere i stedet for det berørte organ, f.eks. Leveren, en tredimensionel kopi af det, der består af de samme celler som originalen.
En af de første resultater ved McAlpins laboratorium var øret - en spiral af sølv nanopartikler var indlejret i den lyserøde skalk af brusk. Derefter blev opfindelsen genstand for latterliggørelse på grund af dens enkelhed og rå udseende. Øret var dog i stand til at registrere radiofrekvenser, der var uden for det normale område for mennesker.
Det var en celle af samme type med simpel elektronik. I det videnskabelige samfund blev dette kaldet "direkte optagelse", "additiv produktion", da alle forstod, at dette ikke var 3D-udskrivning endnu. Barrieren blev dog smidt ned. I dag er 3D-bionikprojekter overalt.
Ingeniørløsninger for fremtiden
McAlpin arbejder på en maskine, der kan behandle forskellige typer materialer på samme tid, hurtigt kombinere biologiske stoffer og elektronik.
Tiden er selvfølgelig ikke kommet endnu, når proteseører med supermagter er tilgængelige for alle. Men det er ikke så langt takket være arbejdet i McAlpins team. Hans laboratorium stopper ikke ved øret. Senest skabte forskerholdet et bionisk øje. Nu arbejder ingeniører på bionisk hud og regenereret rygmarv.
McAlpin mener, at ingen har brug for en 3D-printer nu, fordi den kun udskriver klodsede knickknacks til skrivebordet. Udvidelse af teknologifunktioner, implementering af algoritmer på grund af hvilke enheder der vil arbejde med bløde polymerer, forskellige biologiske materialer og elektronik.
Smertefri injektioner
På University of Texas i Dallas arbejder et team ledet af Jeremiah J. Gassensmith med at forbedre injektionsnåle ved hjælp af 3D-teknologi.
”Nåle har ingen venner,” spøger Ron Smaldon, en kemiker i UT-Dallas og medlem af Gassensmith-gruppen. Sammen med kandidatstuderende Daniel Berry og Michael Luzuriaga hjalp Ron med at udvikle 3D-micronedle patch. Det ligner et stykke duct tape, hvori en vaccine eller medicin hældes.
Plasteret indeholder et gitter med mikroskopiske nåle. De gennemborer det øverste lag af patientens hud fuldstændigt smertefrit for at levere de nødvendige medicin til kroppen. I øjeblikket udføres mikronålsproduktion ved hjælp af plastforme eller fra rustfrit stålskabeloner ved hjælp af litografi. Brug af 3D-teknologi og bionedbrydelig plast vil reducere udviklingsomkostningerne betydeligt. Microneedle-lapper i den nærmeste fremtid kan produceres, uanset hvor der er en energikilde.
Mikroskopiske robot svømmere
Hakan Ceylan, forsker ved Max Planck Institute for Intelligent Systems (Stuttgart, Tyskland), laver ambitiøse planer: Han ønsker at fjerne behovet for kirurgi. Hvordan? Robotsvømmere (mikrosimmere) på størrelse med et bur vil hjælpe ham i dette.
”Kirurgiske indgreb er meget traumatiske. Mange operationer er dødelige. Eller mennesker dør af postoperative infektioner,”siger Hakan Ceylan.
Mikrosimmere oprettes på en 3D-printer ved hjælp af to-foton-polymerisation og dobbelt spiralformet hydrogel med magnetiske nanopartikler. Svømningsrobotter er semi-autonome. De implanteres ved hjælp af ekstern magnetisk stråling. De er også i stand til at reagere på visse miljøsignaler eller kemikalier, som de støder på i kroppen.
Hjerneanalyse
Eric Wiire arbejder på University of San Diego. Han undersøger hjernen: årsagerne til migræne, tinnitus, svimmelhed og andre lidelser. Viires arbejde involverer anvendelse af virtual reality-teknologi til at behandle nogle af disse forhold.
Forskeren studerer også mulighederne for videoanalyse i diagnosen melanom. Brugen af denne teknologi gør det muligt at oprette større databaser af bedre kvalitet og billigere hyperspektrale sensorer.
Ilya Filatov