Шта 3Д штампач не може да направи? Број могућих одговора на ово питање експоненцијално се смањио током последњих година, јер високотехнолошке машине и даље избацују чврсти предмет за објект из рачунарских дизајна.
Само у последњих неколико месеци угледали смо безброј нових производа и прототипа који обухватају низ индустрија, од фудбалских запрека и оловака до челичних делова ракета и оружја. Прошлог месеца ова технологија је помогла да се замени 75 процената оштећене лобање, а ове недеље је вратила човеково лице, пошто је пре пола године изгубио карцином од рака.
Данас, нова студија указује да би 3Д штампан материјал могао једног дана да опонаша понашање ћелија у људском ткиву. Дипломирани студент Габриел Виллар и његове колеге са Универзитета у Окфорду развили су ситне чврсте материје које би се понашале као биолошко ткиво. Деликатни материјал физички подсећа на ткиво мозга и масноће и има конзистенцију меке гуме.
Да би створили овај материјал, посебно дизајнирана машина за 3Д штампање пратила је компјутерски програмирани дијаграм и избацила десетине хиљада појединих капљица према одређеној тродимензионалној мрежи. Као што се види у снимку изнад, његове млазнице су се померале под различитим угловима како би се утврдио положај сваке сићушне куглице. Свака капљица тежи отприлике један пицолитер - то је једна трилијуна литре - јединица која се користи за мерење величине капљица инкјет штампача, чија технологија млазница делује на исти начин на консолидацији ситних тачкица течности у комплетне слике и речи на папиру.
Капљице течности садрже биохемикалије које се налазе у ћелијама ткива. Обложена липидима - мастима и уљима - сићушни водени одељци су се сложили, формирајући кохезиван и самопостојећи облик, при чему је сваки зрнца подељена танком, јединственом мембраном сличном липидном двослоју који штити наше ћелије.
Неколико мрежа исписаних капљицама 3Д. Љубазношћу слика Габријела Виљара, Александра Д. Грахама и Хагана Бајлија (Универзитет у Оксфорду)
Облици које су формирали штампане капљице остали су стабилни неколико недеља. Ако би истраживачи мало протресли материјал, капљице би могле да се измештају, али само привремено. Инжењерирано ткиво брзо је поново постало у свом изворном облику, ниво еластичности за који истраживачи кажу да је упоредив са ћелијама меког ткива код људи. Чинило се да су замршени решетци мреже липидних слојева да држе „ћелије“ заједно.
У неким мрежама капљица, 3Д штампач је уградио поре у липидну мембрану. Рупе су опонашале протеинске канале унутар баријера које штите стварне ћелије, филтрирајући молекуле важне за функцију ћелије у и ван. Истраживачи су у поре убризгавали врсту молекула важног за комуникацију ћелија-ћелија, који доставља сигнале бројним ћелијама тако да функционишу заједно као група. Док 3Д штампани материјал не може тачно да реплицира како ћелије шире сигнале, истраживачи кажу да је кретање молекула кроз дефинисане путеве подсећало на електричну комуникацију неурона у можданом ткиву
Вода је лако прожимала мембране мреже, чак и када поре нису биле уграђене у њену структуру. Капљице су се набрекле и скупљале током процеса осмозе, покушавајући да успоставе равнотежу између количине воде коју садрже и количине која их окружује споља. Кретање воде је било довољно да се капљице подигну против гравитације, повлачећи их и савијајући, опонашајући мишићну активност у људском ткиву.
Истраживачи се надају да би те капљицне мреже могле бити програмиране да отпуштају лекове након физиолошког сигнала. Штампане ћелије би једног дана могле да се интегришу и у оштећено или оштећено ткиво, пружајући додатне скеле или чак замењујући неисправне ћелије, можда чак и заменити неке од 1, 5 милиона трансплантација ткива које се одвијају у Сједињеним Државама сваке године. Чини се да је потенцијал највећи за трансплантацију можданог ткива, јер медицински инжењери тренутно покушавају да узгајају мождане ћелије у лабораторији за лечење прогресивних болести попут Хунтингтонове болести, која полако уништава нервне ћелије.
Било да расте људско ткиво или читаве уши, технологија 3Д штампања је у пуном замаху на пољу медицине, а безброј истраживача ће без сумње скочити на пролаз у наредним годинама.
