Jopa alhaisilla nopeuksilla Rohit Bhargavan suunnittelema 3D-tulostin on yksinkertaisesti lumoava. Liikkeen aikana terävästä kärjestä ilmaantuu yhtäkkiä ohut, kiiltävä massa, kuten muovi. Sekunnin sekunnissa toinen putki tulee ulos. Sitten he liittyvät, kolmiulotteisen muodon piirustukset piirretään - pieni anatomisesti tarkka kopio sydämestä.
Rohit Bhargava ja hänen 3D-tulostimensa
Illinoisin yliopiston syöpäinnovaatiokeskuksen päällikkö pyrkii ottamaan käyttöön monimutkaisia teknisiä ratkaisuja nykyaikaiseen lääketieteeseen.
"Terveydenhuollossa on tehtävä perustavanlaatuisia muutoksia", Bhargava sanoo. - Kiinnitä huomiota nykyaikaisiin kannettaviin tietokoneisiin, puhelimiin. Aiemmin ne olivat kalliita, mutta ajan myötä niistä tuli halvempia, koska tekniikat kehittyivät edistyneemmin. Jos siirrämme innovatiivisia kehityksiä terveydenhuollon alalle, yleistämme tietoa ja muunnamme niistä hyödyllisiä ratkaisuja, pystymme tulevaisuudessa vähentämään lääketieteellisen hoidon kustannuksia merkittävästi ja parantamaan sen laatua."
Bhargava 3D-tulostin perustuu monimutkaisiin matemaattisiin algoritmeihin. Laite voi tulostaa jopa 10 mikronin paksuisia putkia - 1/5 ihmisen hiuksista.
Mainosvideo:
Rohit-tulostimesta tulevat filamentit voivat sitoutua toisiinsa ja luoda monimutkaisia kuvioita. Solut voivat kehittyä niihin, biologiset nesteet voivat kulkea niiden läpi. Imusuonet, maitokanavat ja muut elementit voidaan tuottaa missä tahansa määrin - kymmeniä, satoja, tuhansia. Tämä sallii useiden tärkeiden kokeiden suorittamisen.
Tutkijat pystyvät injektoimaan kasvainsoluja jokaisessa näytteessä keskittyen käyttäytymiseen ja syöpävasteisiin yksittäisen potilaan kehossa johtuen erilaisten terapiamenetelmien käytöstä. Tämä helpottaa sairaiden ja terveiden kudosten erojen analysointia ja ymmärtämistä.
Kyborgin tekniikka
Minnesotan tutkija Michael McAlpin keskittyi myös 3D-tulostimien työhön.
Pääsääntöisesti tutkimuksen aikana hän ja hänen kollegansa korvaavat sydämen sydämentahdistimella, polvirusto titaanilla. Nykyaikaiset tekniikat antavat mahdollisuuden asentaa sairastuneen elimen, esimerkiksi maksan, sijasta sen kolmiulotteinen kopio, joka koostuu samoista soluista kuin alkuperäinen.
Yksi McAlpinin laboratorion ensimmäisistä saavutuksista oli korva - hopea-nanohiukkaskierre upotettiin ruston vaaleanpunaiseen kuoreen. Sitten keksinnöstä tehtiin pilkan aiheet sen yksinkertaisuuden ja raa'an ulkonäön vuoksi. Korva kykeni kuitenkin havaitsemaan radiotaajuudet, jotka olivat ihmisten normaalin alueen ulkopuolella.
Se oli saman tyyppinen kenno, jolla oli yksinkertainen elektroniikka. Tiedeyhteisössä tätä kutsuttiin "suoraksi tallentamiseksi", "lisäaineiden valmistukseksi", koska kaikki ymmärsivät, että tämä ei ollut vielä 3D-tulostusta. Este kuitenkin heitettiin alas. Nykyään 3D-bioniikkaprojekteja on kaikkialla.
Suunnitteluratkaisut tulevaisuudelle
McAlpin työskentelee koneella, joka pystyy käsittelemään erityyppisiä materiaaleja samanaikaisesti, nopeasti yhdistämään biologisia aineita ja elektroniikkaa.
Tietysti ei ole vielä tullut aika, jolloin proteesikorvat, joissa on supervoimia, ovat kaikkien saatavilla. Mutta se ei ole niin kauan, McAlpin-tiimin työn ansiosta. Hänen laboratorionsa ei pysähdy korvaan. Viimeksi tiedemiehen ryhmä loi bionisen silmän. Nyt insinöörit työskentelevät bionisen ihon ja uudistetun selkäytimen parissa.
McAlpin uskoo, että kukaan ei tarvitse 3D-tulostinta nyt, koska se tulostaa vain isokokoisia nyrkkejä työpöydälle. Laajennetaan tekniikan toimintoja, otetaan käyttöön algoritmeja, joiden ansiosta laitteet toimivat pehmeiden polymeerien, erilaisten biologisten materiaalien ja elektroniikan kanssa.
Kivuton injektio
Teksasin yliopistossa Dallasissa Jeremiah J. Gassensmithin johdolla työskentelevä ryhmä pyrkii parantamaan injektioneuloja 3D-tekniikalla.
”Neuloilla ei ole ystäviä”, vitsailee Ron Smaldon, UT-Dallas-kemisti ja Gassensmith-ryhmän jäsen. Yhdessä jatko-opiskelijoiden Daniel Berry ja Michael Luzuriagan kanssa Ron auttoi kehittämään 3D-mikroneula-korjaustiedoston. Se muistuttaa kanavateippiä, johon kaadetaan rokote tai lääke.
Laastari sisältää mikroskooppisten neulojen ruudukon. Ne lävistävät potilaan ihon ylemmän kerroksen täysin kivuttomasti, jotta tarvittavat lääkkeet toimitetaan kehoon. Tällä hetkellä mikroneulatuotanto tapahtuu käyttämällä muovimuotteja tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja malleja käyttämällä litografiaa. 3D-tekniikan ja biohajoavan muovin käyttö vähentää merkittävästi kehityskustannuksia. Mikroneulaleikkauksia voidaan valmistaa lähitulevaisuudessa missä tahansa energialähteessä.
Mikroskooppiset robottiuinti
Max Planckin älykkäitä järjestelmiä käsittelevän instituutin (Stuttgart, Saksa) tutkija Hakan Ceylan suunnittelee kunnianhimoisia suunnitelmia: hän haluaa poistaa leikkauksen tarpeen. Miten? Häkin kokoiset robotit-uimurit (mikrosimmerit) auttavat häntä tässä.
”Kirurgiset toimenpiteet ovat erittäin traumaattisia. Monet leikkaukset ovat kohtalokkaita. Tai ihmiset kuolevat leikkauksen jälkeen,”kertoo Hakan Ceylan.
Mikrosimmerit luodaan 3D-tulostimella käyttämällä kaksifotonista polymerointia ja kaksoispyöräistä hydrogeeliä, jossa on magneettiset nanohiukkaset. Uimarobotit ovat puolittain itsenäisiä. Ne implantoidaan ulkoista magneettista säteilyä käyttämällä. Ne kykenevät myös reagoimaan tiettyihin ympäristön signaaleihin tai kemikaaleihin, joita he kohtaavat kehon sisällä.
Aivuanalyysi
Eric Wiire työskentelee San Diegon yliopistossa. Hän tutkii aivoja: migreenin, tinnituksen, huimauksen ja muiden häiriöiden syitä. Viiren työhön kuuluu virtuaalitodellisuusteknologian käyttäminen joidenkin näistä tiloista hoitamiseksi.
Tutkija tutkii myös videoanalyysin mahdollisuuksia melanooman diagnosoinnissa. Tämän tekniikan käyttö antaa mahdollisuuden luoda suurempia, laadukkaampia tietokantoja ja halvempia hyperspektrianturia.
Ilja Filatov