Mit nem lehet 3D nyomtatót építeni? A kérdésre adott lehetséges válaszok száma exponenciálisan csökkent az utóbbi években, mivel a csúcstechnológiás gépek továbbra is szilárd tárgyat csiszolnak a tárgyak után a számítógépes tervekből.
Egyedül az elmúlt hónapokban számtalan új termék és prototípus lépett fel számos iparágban, a futballcsapoktól és tollaktól az acélrakéta-alkatrészekig és fegyverekig. A múlt hónapban a technológia segített kicserélni az ember sérült koponyájának 75 százalékát, és ezen a héten helyreállította az ember arcát, miután négy évvel ezelőtt elvesztette a rákot.
Ma egy új tanulmány szerint a 3D-ben nyomtatott anyag egy napon utánozhatja az emberi szövetek sejtjeinek viselkedését. A hallgató Gabriel Villar és kollégái az Oxfordi Egyetemen apró szilárd anyagokat fejlesztettek ki, amelyek biológiai szövetként viselkednének. A finom anyag fizikailag hasonlít az agyra és a zsírszövetre, lágy gumi állagú.
Ennek az anyagnak a létrehozásához egy speciálisan tervezett 3D nyomtatógép számítógépes programozási rajzot követett, és egy meghatározott háromdimenziós hálózat szerint több tízezer egyedi cseppet dobott ki. Amint az a fenti videóból látható, fúvókái különböző szögekben mozogtak, hogy meghatározzák az egyes apró szemcsék helyzetét. Minden csepp kb egy pikoliter - azaz egy billió liter liter - egy egység, amelyben a tintasugaras nyomtatók cseppjeinek méretét mérik, amelynek fúvókatechnikája nagyjából ugyanúgy működik, ha az apró folyadékpontokat a teljes képekre és szavakra tömöríti a papíron.
A folyadékcseppek a szövetsejtekben található biokémiai anyagokat tartalmaztak. Bevont lipidekbe - zsírokba és olajokba - az apró vizes rekeszek összetapadtak, összetartó és önhordó formát képezve, mindegyik gyöngyöt elválasztva egy vékony, egyetlen membránnal, amely hasonló a lipid kettős rétegekhez, amelyek védik a sejteinket.
Több 3D-s nyomtatott cseppecske-hálózat. Image Gabriel Villar, Alexander D. Graham és Hagan Bayley (Oxfordi Egyetem) jóvoltából
A nyomtatott cseppek alakjai néhány hétig stabilak maradtak. Ha a kutatók kissé megrázják az anyagot, a cseppek elmozdulhatnak, de csak átmenetileg. A mesterségesen megtermelt szövet gyorsan visszatért eredeti formájába, a rugalmasság szintje a kutatók szerint hasonló az emberi lágyszövet-sejtekhez. A hálózat lipid kettős rétegeinek bonyolult rácsos szerkezete úgy tűnt, hogy együtt tartják a „sejteket”.
Néhány csepphálózatban a 3D nyomtató pórusokat épített be a lipid membránba. A lyukak utánozták a valós sejteket védő gátak belsejében lévő fehérjecsatornákat, kiszűrve a sejtek működéséhez fontos molekulákat. A kutatók egy olyan molekulát injektáltak a pórusokba, amelyek fontosak a sejtek közötti kommunikációhoz, és amelyek számos sejt számára jeleket közvetítenek, így működnek együtt csoportként. Míg a 3D-s nyomtatott anyag nem tudta pontosan megismételni, hogy a sejtek hogyan terjesztik a jeleket, a kutatók szerint a molekulák meghatározott útvonalakon keresztüli mozgása hasonlított az agyszövet idegsejtjeinek elektromos kommunikációjára.
A víz könnyen áthatolt a hálózat membránjain, még akkor is, ha a pórusokat nem építették be a szerkezetébe. A cseppek megduzzadtak és összezsugorodtak az ozmózissal, megkísérelve egyensúlyt teremteni a benne levő vízmennyiség és a külső rész körülvevő vízmennyiség között. A víz mozgása elegendő volt ahhoz, hogy a cseppeket a gravitáció ellen felemelje, meghúzza és összehajtja őket, utánozva az izomszerű tevékenységet az emberi szövetben.
A kutatók remélik, hogy ezeket a cseppecske-hálózatokat úgy lehet beprogramozni, hogy a gyógyszerek fiziológiai jel után felszabaduljanak. A nyomtatott sejteket egy napon integrálhatják a sérült vagy meghibásodott szövetekbe is, extra állványokat biztosítva, vagy akár a hibásan működő cellákat pótolva, talán még az Egyesült Államokban évente végrehajtandó 1, 5 millió szövetátültetés egy részét is felszámolják. A legtöbb lehetségesnek tűnik az agyszövet-transzplantációk esetében, mivel az orvosmérnökök jelenleg a laboratóriumi agysejteket próbálnak szaporítani olyan progresszív betegségek kezelésére, mint például a Huntington-kór, amely lassan elpusztítja az idegsejteket.
Akár növekszik az emberi szövet, akár az egész füle, a 3D-s nyomtatástechnika teljes lendületben van az orvostudomány területén, és számtalan kutató kétségtelenül az elkövetkező években ugrál a sávvagonon.
