Команда, создавшая DISP, возглавляется инженером-биомедиком Вэем Гао из Калифорнийского технологического института (Caltech). В их работе, опубликованной в журнале Science, описывается, как они ввели в организм специализированные «биочернила», а затем с помощью ультразвука придал им твердость и точные формы, передает eNews.
Эти биочернила содержат полимерные цепочки и сшивающие агенты — строительные блоки гидрогеля. Чтобы предотвратить слишком раннее формирование гидрогеля, сшивающие агенты запечатываются внутри крошечных капсул на основе липидов, называемых липосомами. Эти липосомы сконструированы таким образом, что при нагревании до 41,7 градусов Цельсия, что всего на несколько градусов выше нормальной температуры тела, они разрываются.
Направляя сфокусированный ультразвук в определенные точки, исследователи могут нагревать и разрывать липосомы, высвобождая сшивающие вещества и затвердевая гидрогель именно там, где это необходимо.
В отличие от более ранних методов, основанных на использовании инфракрасного света, который с трудом проникает за пределы кожи, ультразвук может достигать тканей на глубине нескольких сантиметров. В ходе испытаний на животных команда успешно напечатала гидрогелевые структуры на глубине до 4 сантиметров под поверхностью кожи.
Они даже придавали материалу форму звезд и капель, демонстрируя точный контроль. В одном из экспериментов они ввели в биочернила химиотерапевтический препарат доксорубицин и напечатали его рядом с опухолями мочевого пузыря у мышей. Медленно высвобождающийся гидрогель за несколько дней убил значительно больше раковых клеток по сравнению со стандартными инъекциями лекарства.
Помимо доставки лекарств, DISP может использоваться для восстановления тканей и мониторинга состояния здоровья в режиме реального времени. Добавив в биочернила проводящие материалы, такие как углеродные нанотрубки или серебряные нанопроволоки, исследователи создали гидрогели, способные воспринимать температуру и электрические сигналы.
Их можно использовать для мониторинга сердечных ритмов или мышечной активности внутри организма. При этом гидрогели не проявляли признаков токсичности, а неиспользованный биочернила выводились из организма естественным путем в течение недели.
Команда также использовала газовые везикулы — крошечные белковые структуры, наполненные газом, в качестве контрастных агентов для визуализации. Эти пузырьки изменяют свой ультразвуковой сигнал при формировании гидрогеля, что позволяет визуализировать процесс печати в режиме реального времени. Такая обратная связь гарантирует, что материал затвердевает правильно и в нужном месте.
Хотя DISP все еще находится на стадии эксперимента, исследователи с оптимизмом смотрят на его будущее. Они планируют протестировать методику на более крупных животных и, в конечном счете, на людях. Одна из их целей — разработка систем, управляемых искусственным интеллектом, которые смогут печатать материалы внутри движущихся органов, например, бьющегося сердца.
В случае успеха этот подход может произвести революцию в том, как врачи будут проводить лечение, восстанавливать ткани и следить за состоянием здоровья — и все это изнутри организма, без необходимости инвазивного хирургического вмешательства.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал https://t.me/enewsmd Много интересного: инсайды, заявления, расследования. Много уникальной информации, которой нет у других.
