Även i låga hastigheter är 3D-skrivaren designad av Rohit Bhargava helt enkelt fascinerande. Under rörelse framträder plötsligt ett sken av tunn, blank massa, liknande plast, från den vassa spetsen. På en sekund kommer ett annat rör ut. Sedan går de samman, konturerna av en tredimensionell form dras - en liten anatomiskt exakt kopia av hjärtat.
Rohit Bhargava och hans 3D-skrivare
Chefen för University of Illinois Cancer Innovation Center arbetar med problemet med att införa komplexa tekniska lösningar i modern medicin.
"Det måste finnas grundläggande förändringar inom hälso- och sjukvården," säger Bhargava. - Var uppmärksam på moderna bärbara datorer, telefoner. Tidigare var de dyra, men med tiden blev de billigare, eftersom teknologier blev mer avancerade. Om vi överför innovativ utveckling till vårdsektorn, generaliserar kunskap och omvandlar dem till användbara lösningar kommer vi i framtiden att kunna sänka kostnaderna för medicinsk vård och förbättra dess kvalitet."
Bhargava 3D-skrivaren är baserad på komplexa matematiska algoritmer. Enheten kan skriva ut rör upp till 10 mikron tjocka - 1/5 tjockleken på ett mänskligt hår.
Kampanjvideo:
Filamenten som kommer ut från Rohit-skrivaren kan binda till varandra och skapa komplexa mönster. Celler kan utvecklas på dem, biologiska vätskor kan passera genom dem. Lymfkärl, mjölkkanaler och andra element kan reproduceras i valfri mängd - tiotals, hundratals, tusentals. Detta gör att många viktiga experiment kan utföras.
Forskare kommer att kunna injicera tumörceller i varje prov med fokus på beteende, cancersvar i en enskild patients kropp på grund av användning av olika terapeutiska metoder. Detta kommer att göra det lättare att analysera och förstå skillnaderna mellan sjuka och friska vävnader.
Cyborg-teknik
Minnesota forskare Michael McAlpin fokuserade också på 3D-skrivare.
I regel ersätter han och hans kollegor hjärtat med en pacemaker, knäbrosk med titan. Modern teknik gör det möjligt att installera istället för det drabbade organet, till exempel levern, en tredimensionell kopia av den, som består av samma celler som originalet.
En av de första framstegen i McAlpins laboratorium var örat - en spiral av silver-nanopartiklar var inbäddad i broskans rosa skal. Sedan blev uppfinningen föremål för förlöjligande på grund av dess enkelhet och råa utseende. Dock kunde örat upptäcka radiofrekvenser som låg utanför människors normala område.
Det var en cell av samma typ med enkel elektronik. I det vetenskapliga samhället kallades detta "direktinspelning", "additiv tillverkning", eftersom alla förstod att detta inte var 3D-utskrift ännu. Barriären kastades dock ner. Idag finns 3D-bionikprojekt överallt.
Tekniska lösningar för framtiden
McAlpin arbetar på en maskin som kan bearbeta olika typer av material samtidigt, snabbt kombinera biologiska ämnen och elektronik.
Naturligtvis har tiden inte kommit ännu när protesöron med superkrafter är tillgängliga för alla. Men det är inte så långt, tack vare McAlpins team. Hans labb slutar inte vid örat. Senast skapade forskarnas team ett bioniskt öga. Nu arbetar ingenjörer på bionisk hud och regenererad ryggmärg.
McAlpin tror att ingen behöver en 3D-skrivare nu eftersom den bara skriver ut skrymmande knickknacks på skrivbordet. Utvidgning av teknikens funktioner, introduktion av algoritmer som anordningarna kommer att fungera med mjuka polymerer, olika biologiska material och elektronik.
Smärtfritt injektioner
Vid University of Texas i Dallas arbetar ett team som leds av Jeremiah J. Gassensmith för att förbättra injektionsnålar med 3D-teknik.
"Nålar har inga vänner," skämtar Ron Smaldon, en kemist i UT-Dallas och medlem av Gassensmith-gruppen. Tillsammans med doktorander Daniel Berry och Michael Luzuriaga hjälpte Ron till att utveckla 3D-mikronslappen. Det liknar en bit kanalband där ett vaccin eller medicin hälls.
Plåstret innehåller ett rutnät med mikroskopiska nålar. De tränger igenom det övre lagret av patientens hud fullständigt smärtfritt för att leverera nödvändiga mediciner till kroppen. För närvarande utförs mikrokranstillverkning med hjälp av plastformar eller från rostfritt stålmallar med litografi. Användningen av 3D-teknik och biologiskt nedbrytbar plast kommer att minska utvecklingskostnaderna avsevärt. Microneedle-lappar i en nära framtid kan produceras varhelst det finns en energikälla.
Mikroskopiska robot simmare
Hakan Ceylan, forskare vid Max Planck Institute for Intelligent Systems (Stuttgart, Tyskland), planerar ambitiösa planer: han vill eliminera behovet av kirurgi. Hur? Robots-simmare (mikrosimmare) i storleken på en bur hjälper honom i detta.
”Kirurgiska ingrepp är mycket traumatiska. Många operationer är dödliga. Eller människor dör av postoperativa infektioner, säger Hakan Ceylan.
Mikrosimmare skapas på en 3D-skrivare med två-fotonpolymerisation och dubbel spiralformad hydrogel med magnetiska nanopartiklar. Simningsrobotar är semi-autonoma. De implanteras med extern magnetisk strålning. De kan också svara på vissa miljösignaler eller kemikalier som de stöter på i kroppen.
Hjärnanalys
Eric Wiire arbetar vid University of San Diego. Han undersöker hjärnan: orsakerna till migrän, tinnitus, yrsel och andra störningar. Viires arbete innebär användning av virtual reality-teknik för att behandla vissa av dessa villkor.
Forskaren studerar också möjligheterna till videoanalys i diagnosen melanom. Användningen av denna teknik gör det möjligt att skapa databaser med större kvalitet och billigare hyperspektrala sensorer.
Ilya Filatov
