Ce nu poate construi o imprimantă 3D? Numărul de răspunsuri posibile la această întrebare a scăzut exponențial în ultimii ani, deoarece mașinile de înaltă tehnologie continuă să elimine obiecte solide după obiect din proiectele computerului.
Numai în ultimele luni s-au observat nenumărate produse și prototipuri noi care se întind într-o serie de industrii, de la șipci și stilouri de fotbal, până la piese și rachete din oțel. Luna trecută, tehnologia a ajutat la înlocuirea a 75 la sută din craniul deteriorat al unei persoane, iar săptămâna aceasta a refăcut fața unui bărbat după ce a pierdut jumătate din cancer în urmă cu patru ani.
Astăzi, un nou studiu sugerează că materialul imprimat 3D ar putea într-o bună zi imita comportamentul celulelor din țesutul uman. Studentul absolvent Gabriel Villar și colegii săi de la Universitatea din Oxford au dezvoltat solide minuscule care se comportă ca țesut biologic. Materialul delicat seamănă fizic cu creierul și țesutul adipos și are consistența cauciucului moale.
Pentru a crea acest material, o mașină de imprimat 3D special concepută a urmat o diagramă programată de computer și a ejectat zeci de mii de picături individuale în conformitate cu o rețea tridimensională specificată. După cum se vede în videoclipul de mai sus, ajutajele sale s-au mișcat în diferite unghiuri pentru a stabili poziția fiecărei mărgele minuscule. Fiecare picătură cântărește aproximativ un picoliter - adică un trilion de litru - o unitate folosită pentru a măsura dimensiunea picăturilor de imprimante cu jet de cerneală, a căror tehnologie cu duze funcționează în același mod pentru a consolida mici puncte de lichid în imagini complete și cuvinte pe hârtie.
Picăturile de lichid conțineau produse biochimice găsite în celulele țesutului. Acoperit în lipide - grăsimi și uleiuri - micile compartimente apoase s-au lipit, formând o formă coezivă și autoportantă, cu fiecare mărgea despărțită de o membrană subțire, unică similară cu straturile lipidice care ne protejează celulele.
Câteva rețele de picături tipărite 3D. Imagine cu amabilitate a lui Gabriel Villar, Alexander D. Graham și Hagan Bayley (Universitatea din Oxford)
Formele pe care le-au format picăturile tipărite au rămas stabile câteva săptămâni. Dacă cercetătorii ar scutura ușor materialul, picăturile ar putea deveni deplasate, dar numai temporar. Țesutul prelucrat a reapărut rapid în forma sa inițială, un nivel de elasticitate pe care cercetătorii spun că este comparabil cu celulele țesuturilor moi la om. Rețelele complexe ale straturilor lipidice ale unei rețele păreau să țină „celulele” împreună.
În unele dintre rețelele de picături, imprimanta 3D a integrat porii în membrana lipidică. Găurile imitau canalele proteice din interiorul barierelor care protejează celulele reale, filtrând molecule importante pentru funcția celulelor în interior și în afară. Cercetătorii au injectat în pori un tip de moleculă important pentru comunicarea dintre celule și celule, care furnizează semnale către numeroase celule, astfel încât acestea să funcționeze împreună ca grup. În timp ce materialul tipărit 3D nu ar putea reproduce exact modul în care celulele propagă semnalele, cercetătorii spun că mișcarea moleculei pe căi definite seamănă cu comunicarea electrică a neuronilor din țesutul creierului.
Apa a pătruns cu ușurință în membranele rețelei, chiar și atunci când porii nu au fost construiți în structura ei. Picăturile s-au umflat și s-au agitat prin procesul de osmoză, încercând să stabilească echilibrul între cantitatea de apă pe care o conțineau și cantitatea care îi înconjura la exterior. Mișcarea apei a fost suficientă pentru a ridica picăturile împotriva gravitației, trăgându-le și plierea acestora, imitând activitatea asemănătoare mușchilor în țesutul uman.
Cercetătorii speră că aceste rețele de picături ar putea fi programate pentru a elibera medicamente în urma unui semnal fiziologic. Celulele tipărite ar putea fi integrate într-o zi și în țesuturile deteriorate sau care se defectează, oferind schele suplimentare sau chiar înlocuirea celulelor care funcționează defectuos, poate chiar să înlocuiască unele dintre cele 1, 5 milioane de transplanturi de țesut care au loc în Statele Unite în fiecare an. Potențialul pare cel mai mare pentru transplanturile de țesut cerebral, deoarece inginerii medicali încearcă în prezent să crească celulele creierului în laborator pentru a trata boli progresive precum boala Huntington, care distruge lent celulele nervoase.
Fie că este în creștere a țesutului uman sau a urechilor întregi, tehnologia de imprimare 3D este în plină desfășurare în domeniul medicinei, iar nenumărați cercetători vor sări, fără îndoială, pe bandwagon în următorii ani.
