Pat nelielā ātrumā Rohitas Bhargavas projektētais 3D printeris ir vienkārši apburošs. Kustības laikā no asa gala pēkšņi parādās plānas, spīdīgas masas rieciens, kas līdzīgs plastmasai. Pēc sekundes iznāk vēl viena caurule. Tad viņi pievienojas, tiek uzzīmētas trīsdimensiju formas kontūras - niecīga anatomiski precīza sirds kopija.
Rohita Bhargava un viņa 3D printeris
Ilinoisas Universitātes Vēža inovāciju centra vadītājs strādā pie sarežģītu tehnisko risinājumu ieviešanas mūsdienu medicīnā problēmas.
“Veselības aprūpē ir jāveic būtiskas izmaiņas,” saka Bhargava. - Pievērsiet uzmanību mūsdienu klēpjdatoriem, tālruņiem. Iepriekš tie bija dārgi, bet laika gaitā tie kļuva lētāki, jo tehnoloģijas kļuva modernākas. Ja mēs novirzīsim novatoriskus sasniegumus veselības aprūpes nozarē, vispārināsim zināšanas un pārveidosim tos par noderīgiem risinājumiem, nākotnē mēs varēsim ievērojami samazināt medicīniskās aprūpes izmaksas un uzlabot tās kvalitāti."
Bhargava 3D printera pamatā ir sarežģīti matemātiski algoritmi. Ierīce var izdrukāt caurules, kuru biezums ir līdz 10 mikroniem - 1/5 no cilvēka matu biezuma.
Reklāmas video:
Kvēldiegi, kas iznāk no Rohit printera, var savstarpēji saistīties un radīt sarežģītus dizainus. Uz tām var veidoties šūnas, caur tām var iziet bioloģiski šķidrumi. Limfas asinsvadus, piena vadus un citus elementus var reproducēt jebkurā daudzumā - desmitos, simtos, tūkstošos. Tas ļauj veikt daudzus svarīgus eksperimentus.
Pētnieki varēs ievadīt audzēja šūnas katrā paraugā, koncentrējoties uz uzvedību un vēža reakcijām atsevišķa pacienta ķermenī, jo tiek izmantotas dažādas terapeitiskās metodes. Tas ļaus vieglāk analizēt un izprast atšķirības starp slimiem un veseliem audiem.
Kiborga tehnoloģija
Minesotas zinātnieks Maikls Maklinps pievērsās arī 3D printeru darbam.
Parasti izpētes gaitā viņš un viņa kolēģi aizvieto sirdi ar elektrokardiostimulatoru, ceļa skrimšļus ar titānu. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj skartā orgāna vietā uzstādīt, piemēram, aknas, tā trīsdimensiju kopiju, kas sastāv no tām pašām šūnām kā oriģināls.
Viens no pirmajiem Makapina laboratorijas sasniegumiem bija auss - skrimšļa rožainajā apvalkā tika iestrādāta sudraba nanodaļiņu spirāle. Tad izgudrojums kļuva izsmiekla objekts tā vienkāršības un rupjā izskata dēļ. Tomēr auss spēja noteikt radio frekvences, kas atradās ārpus cilvēka parastā diapazona.
Tā bija tāda paša tipa šūna ar vienkāršu elektroniku. Zinātnieku aprindās to sauca par "tiešu ierakstīšanu", "piedevu ražošanu", jo visi saprata, ka tā vēl nav 3D drukāšana. Tomēr barjera tika izmesta. Mūsdienās 3D bionikas projekti ir visur.
Inženiertehniskie risinājumi nākotnei
McAlpin strādā pie mašīnas, kas vienlaikus var apstrādāt dažāda veida materiālus, ātri apvienot bioloģiskās vielas un elektroniku.
Protams, vēl nav pienācis laiks, kad protezēšanas ausis ar lielvarām ir pieejamas visiem. Bet tas nav tik tālu, pateicoties Makapina komandas darbam. Viņa laboratorija neapstājas pie auss. Pavisam nesen zinātnieka komanda izveidoja bionisku aci. Tagad inženieri strādā pie bioniskas ādas un reģenerētām muguras smadzenēm.
Makapins uzskata, ka tagad 3D printeris nevienam nav vajadzīgs, jo tas uz darbvirsmas drukā tikai apjomīgus knickknacks. Tehnoloģiju funkciju paplašināšana, algoritmu ieviešana, kuru dēļ ierīces darbosies ar mīkstajiem polimēriem, dažādiem bioloģiskajiem materiāliem un elektroniku.
Injekcijas bez sāpēm
Teksasas Universitātē, Dalasā, Džeremija Dž. Gasensmita vadītā komanda strādā, lai uzlabotu injekciju adatas, izmantojot 3D tehnoloģiju.
“Adatām nav draugu,” jokoja Rons Smaldons, UT-Dalasas ķīmiķis un grupas “Gassensmith” loceklis. Kopā ar doktorantūras studentiem Danielu Beriju un Maiklu Luzuriaga Rons palīdzēja izstrādāt 3D mikronetaļu plāksteri. Tas atgādina kanāla lentes gabalu, kurā ielej vakcīnu vai zāles.
Plāksteris satur mikroskopisko adatu režģi. Viņi pilnīgi nesāpīgi caurdur pacienta ādas augšējo slāni, lai nogādātu ķermenim nepieciešamās zāles. Pašlaik mikrotīklu ražošanu veic, izmantojot plastmasas veidnes vai no nerūsējošā tērauda veidnēm, izmantojot litogrāfiju. 3D tehnoloģijas un bioloģiski noārdāmās plastmasas izmantošana ievērojami samazinās izstrādes izmaksas. Mikrodaļiņu plāksterus tuvākajā nākotnē var ražot visur, kur ir enerģijas avots.
Mikroskopiski robotu peldētāji
Maksa Planka intelektuālo sistēmu institūta (Štutgarte, Vācija) pētnieks Hakans Ceilāns izstrādā vērienīgus plānus: viņš vēlas novērst vajadzību pēc operācijas. Kā? Viņam tajā palīdzēs roboti-peldētāji (mikrosimmers), kas ir būra izmērs.
“Ķirurģiskā iejaukšanās ir ļoti traumatiska. Daudzas operācijas ir fatālas. Vai arī cilvēki mirst no pēcoperācijas infekcijām,”saka Hakans Ceilāns.
Mikrosimmers tiek izveidoti uz 3D printera, izmantojot divu fotonu polimerizāciju un divkāršu spirālveida hidrogelu ar magnētiskām nanodaļiņām. Peldēšanas roboti ir daļēji autonomi. Tie tiek implantēti, izmantojot ārēju magnētisko starojumu. Viņi arī spēj reaģēt uz noteiktiem vides signāliem vai ķīmiskām vielām, ar kurām viņi sastopas ķermeņa iekšienē.
Smadzeņu analīze
Ēriks Virejs strādā Sandjego universitātē. Viņš pārbauda smadzenes: migrēnas, troksnis ausīs, reibonis un citi traucējumi. Viire darbs ir saistīts ar virtuālās realitātes tehnoloģijas izmantošanu, lai ārstētu dažus no šiem stāvokļiem.
Zinātnieks pēta arī videoanalīzes iespējas melanomas diagnostikā. Šīs tehnoloģijas izmantošana ļaus izveidot lielākas, labākas kvalitātes datu bāzes un lētākus hiperspektrālos sensorus.
Iļja Filatovs