Što 3D printer ne može izgraditi? Broj mogućih odgovora na ovo pitanje eksponencijalno se smanjio u posljednjih nekoliko godina, jer visokotehnološki strojevi i dalje izbacuju čvrsti objekt za objekt iz računalnih dizajna.
Proteklih nekoliko mjeseci vidio sam bezbroj novih proizvoda i prototipa koji obuhvaćaju čitav niz industrija, od nogometnih zapreka i olovaka do čeličnih dijelova raketa i pištolja. Prošli mjesec tehnologija je pomogla zamijeniti 75 posto oštećene lubanje neke osobe, a ovaj je tjedan obnovila čovjekovo lice nakon što je polovicu njega izgubio od raka prije četiri godine.
Danas, nova studija sugerira da bi 3D otisnuti materijal mogao jednog dana oponašati ponašanje stanica u ljudskom tkivu. Diplomirani student Gabriel Villar i njegovi kolege sa Sveučilišta u Oxfordu razvili su sitne krute tvari koje se ponašaju kao biološko tkivo. Delikatni materijal fizički nalikuje mozgu i masnom tkivu, a ima konzistenciju meke gume.
Za stvaranje ovog materijala posebno je dizajniran stroj za 3D ispis pratio računalno programirani dijagram i izbacio desetke tisuća pojedinih kapljica prema određenoj trodimenzionalnoj mreži. Kao što se vidi u videu iznad, njegove mlaznice kretale su se pod različitim kutovima kako bi se utvrdio položaj svakog sićušnog zrna. Svaka kapljica teži otprilike jedan picoliter - to je jedna trilijun litre - jedinica koja se koristi za mjerenje veličine kapljica tintnih pisača, čija tehnologija mlaznica djeluje na isti način na konsolidaciji sitnih točkica tekućine u cjelovite slike i riječi na papiru.
Kapljice tekućine sadržavale su biokemijske tvari koje se nalaze u stanicama tkiva. Obložena lipidima - mastima i uljima - sićušni vodeni odjeljci su se sjedinili, tvoreći kohezivan i samodržavajući oblik, pri čemu je svaki zrnca podijeljena tankom jedinstvenom membranom sličnom lipidnom sloju koji štiti naše stanice.
Nekoliko mreža ispisanih kapljicama 3D. Image ljubaznošću Gabriel Villar, Alexander D. Graham i Hagan Bayley (Sveučilište u Oxfordu)
Oblici koje su oblikovane ispisane kapljice ostajali su stabilni nekoliko tjedana. Ako bi istraživači malo protresli materijal, kapljice bi se mogle premjestiti, ali samo privremeno. Inženjerirano tkivo brzo se vratilo u svoj izvorni oblik, razina elastičnosti za koju istraživači kažu da je usporediva sa stanicama mekog tkiva kod ljudi. Činilo se da su zamršeni rešetci mrežnog lipidnog sloja mreže držali zajedno "ćelije".
U nekim od kapljica mreža, 3D pisač je ugrađivao pore u lipidnu membranu. Rupe su oponašale proteinske kanale unutar prepreka koje štite stvarne stanice, filtrirajući molekule važne za staničnu funkciju i van. Istraživači su u pore ubrizgali molekulu važnu za komunikaciju stanica-stanica, onu koja dostavlja signale brojnim stanicama tako da djeluju zajedno kao grupa. Dok 3D otisnuti materijal nije mogao točno replicirati kako stanice šire signale, istraživači kažu da je kretanje molekule definiranim putovima nalik električnoj komunikaciji neurona u tkivu mozga
Voda je lako prožimala membrane mreže, čak i kad pore nisu bile ugrađene u njenu strukturu. Kapljice su se nabrekle i skupljale procesom osmoze, pokušavajući uspostaviti ravnotežu između količine vode koju sadrže i količine koja ih okružuje izvana. Kretanje vode bilo je dovoljno za podizanje kapljica protiv gravitacije, povlačenjem i savijanjem, oponašajući mišićnu aktivnost u ljudskom tkivu.
Istraživači se nadaju da bi te kapljicne mreže mogle biti programirane da otpuštaju lijekove nakon fiziološkog signala. Odštampane ćelije mogu se jednog dana integrirati u oštećeno ili oštećeno tkivo, pružajući dodatne skele ili čak zamijeniti neispravne ćelije, možda čak i zamijeniti neke od 1, 5 milijuna transplantacija tkiva koje se odvijaju u Sjedinjenim Državama svake godine. Čini se da je potencijal najveći za transplantaciju moždanog tkiva, jer medicinski inženjeri trenutno pokušavaju uzgajati moždane stanice u laboratoriju za liječenje progresivnih bolesti poput Huntingtonove bolesti, koja polako uništava živčane stanice.
Bez obzira radi li se o ljudskom tkivu ili cijelim ušima, tehnologija 3D ispisa je u punom zamahu na području medicine, a bezbroj istraživača će bez sumnje skočiti na pojasu u narednim godinama.
