Ультразвук замість скальпеля: вчені розробили 3D-друк всередині тіла

Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту представили революційну технологію — 3D-друк полімерних матеріалів безпосередньо всередині живого організму за допомогою ультразвуку. Метод відкриває нові можливості для регенерації тканин, адресної доставки ліків і безопераційного загоєння внутрішніх пошкоджень.

Технологію назвали DISP (directed internal sound printing). Її суть полягає у використанні ультразвукових хвиль, які локально підвищують температуру в тканинах на 5°C — цього достатньо, щоб активувати полімеризацію біоматеріалу без пошкодження навколишніх структур.

Як працює нова система друку

Для реалізації технології вчені розробили ін’єкційний склад, що містить:

• мономери для створення полімерної сітки;
• контрастну речовину для ультразвукової візуалізації;
• ліпосоми — жирові капсули з активними агентами для зшивання полімерів;
• навантаження: медикаменти, клітини або інші терапевтичні компоненти.

Під час ультразвукового опромінення ліпосоми вивільняють активатор у заданій зоні, де відбувається формування 3D-структури. Спеціальні газові капсули на основі бактеріальних компонентів змінюють контрастність зображення в момент полімеризації, що дозволяє точно контролювати процес.

Випробування на тваринах

Метод уже продемонстрував свою ефективність на мишах. Вчені надрукували полімерну капсулу з хіміотерапевтичним препаратом доксорубіцином біля пухлини сечового міхура. У результаті було зафіксовано значно більший рівень загибелі ракових клітин у порівнянні зі стандартною ін’єкцією препарату.

Застосування і перспективи

Технологія може бути використана не лише для доставки ліків, а й для створення провідних структур всередині тіла — наприклад, для моніторингу ЕКГ або стимуляції м’язів. У майбутньому DISP може доповнитися штучним інтелектом, який дозволить автономно друкувати навіть у русі — зокрема, всередині б’ючогося серця.

Наразі команда готується до випробувань на великих тваринах, що стане наступним кроком перед потенційним застосуванням технології на людях.

“Це перший крок до безопераційної біоінженерії прямо всередині тіла”, — йдеться в публікації журналу Science, де й описано дослідження.