Ivan Mančić
Naše telo se neprekidno troši. Vremenom, mehanizmi prirodne regeneracije popuštaju. Hrskavica u kolenima nestaje, kukovi gube sposobnost da nose težinu, a tretmani poput onih za rak dojke često zahtevaju hirurško uklanjanje tkiva. Pošto telo ne može samo da regeneriše te delove, jedina opcija ostaje rekonstrukcija uz pomoć biomaterijala i tehnologije koja omogućuje 3D štampanje zamenskih tkiva.
Do sada je to uglavnom značilo univerzalne implantate za kukove ili grudi. U novije vreme, pojavile su se personalizovane 3D bioprint tehnologije. Ali i dalje se takva tkiva štampaju van tela i moraju se hirurški ugraditi, što povećava rizik od infekcija, upala i produžava vreme oporavka.
Naučnici sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) sada su napravili ogroman iskorak. Predstavili su sistem za 3D štampanje tkiva unutar tela, bez operacije. Tehnologija se zove „duboka in vivo zvučna štampa tkiva“ (DISP) i koristi bio-mastilo koje je tečno na telesnoj temperaturi, ali se stvrdnjava pod dejstvom ultrazvuka. Uz to, koristi se i molekul za praćenje koji omogućava vizuelnu kontrolu procesa u realnom vremenu, dok se višak mastila bezbedno razlaže u organizmu.
U testovima, istraživači su uspešno štampali tkiva unutar stomaka zeca i bešike miša. Takođe su ugradili provodljive nanočestice kako bi kreirali meke biosenzore i „depoe“ za lekove, poput onih protiv raka ili bakterijskih infekcija, a koji se aktiviraju ultrazvukom.
„Ova studija značajno proširuje domet štampe zasnovane na ultrazvuku i pokazuje njen potencijal za primenu u praksi,“ rekao je dr Ju Šrajk Žang sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Harvard, koji nije bio deo tima.
Od svetla ka zvuku
3D bioprinting već godinama fascinira bioinženjere. Tehnologija omogućava pravljenje veštačkih tkiva, organa i medicinskih uređaja. Klasični pristup koristi svetlost za očvršćavanje svake slojevite strukture, što može biti sporo. Volumetrijska štampa ubrzava proces pomoću jednog, preciznog svetlosnog impulsa. Međutim, svetlost ima ograničen domet unutar tela — brzo se rasipa i gubi jačinu, što je prepreka za štampu u dubokim slojevima tkiva.
Ultrazvuk tu ima prednost. Za razliku od svetlosti, može da prodre duboko u organe i do 20 centimetara, bez štete. Naučnici su već istraživali fokusirani ultrazvuk za praćenje moždane i mišićne aktivnosti. A 2023. godine, tim istraživača je razvio takozvani „sono-tint“ materijal koji očvršćava pod ultrazvukom, ali je bio osetljiv na stres i toplotu u telu, što je narušavalo preciznost i biokompatibilnost.
„3D štampa pomoću ultrazvuka unutar tela je teža nego što izgleda,“ napisao je prof. Sjao Kuang sa Univerziteta u Viskonsinu.
Novi materijal, nova era
Novi DISP sistem koristi unapređenu verziju sono-tinta sa višestrukim komponentama. Prva su molekulski lanci koji plutaju slobodno dok ne prime specifičan hemijski signal. Druga komponenta su mehurići ispunjeni vezivnim molekulima koji se oslobađaju pod uticajem ultrazvuka. Treća komponenta sadrži molekule koji rasipaju zvuk i svetlo pod određenim frekvencijama, omogućavajući precizno praćenje formiranja tkiva.
Ova sofisticirana kombinacija omogućava tačniju kontrolu nad štampom, sprečava prerane hemijske reakcije i povećava sigurnost procesa.
Ako se ova tehnologija pokaže uspešnom i kod ljudi, mogla bi drastično da promeni način na koji obnavljamo oštećena tkiva i lečimo bolesti, ne skalpelom, već ultrazvukom, piše SingularityHub.
