Anche a basse velocità, la stampante 3D progettata da Rohit Bhargava è semplicemente ipnotizzante. Durante il movimento, un rivolo di massa sottile e lucente, simile alla plastica, appare improvvisamente dalla punta acuminata. In una frazione di secondo esce un altro tubo. Quindi si uniscono, vengono disegnati i contorni di una forma tridimensionale: una minuscola copia anatomicamente esatta del cuore.
Rohit Bhargava e la sua stampante 3D
Il capo del Cancer Innovation Center dell'Università dell'Illinois sta lavorando al problema dell'introduzione di soluzioni tecniche complesse nella medicina moderna.
"Devono esserci cambiamenti fondamentali nell'assistenza sanitaria", afferma Bhargava. - Presta attenzione ai laptop e ai telefoni moderni. In precedenza, erano costosi, ma nel tempo sono diventati più economici, perché la tecnologia è diventata più avanzata. Se trasferiamo sviluppi innovativi nel settore sanitario, generalizziamo le conoscenze e le trasformiamo in soluzioni utili, in futuro saremo in grado di ridurre significativamente il costo delle cure mediche e migliorarne la qualità ".
La stampante 3D Bhargava si basa su complessi algoritmi matematici. Il dispositivo può stampare tubi fino a 10 micron di spessore - 1/5 dello spessore di un capello umano.
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I filamenti che escono dalla stampante Rohit possono legarsi tra loro e creare disegni complessi. Le cellule possono svilupparsi su di loro, i fluidi biologici possono attraversarle. I vasi linfatici, i condotti del latte e altri elementi possono essere riprodotti in qualsiasi quantità: decine, centinaia, migliaia. Ciò consente di effettuare molti esperimenti importanti.
I ricercatori saranno in grado di iniettare cellule tumorali in ogni campione, concentrandosi sul comportamento, sulle risposte del cancro nel corpo di un singolo paziente, grazie all'uso di diversi metodi terapeutici. Ciò renderà più facile analizzare e comprendere le differenze tra tessuti malati e sani.
Tecnologia cyborg
Anche lo scienziato del Minnesota Michael McAlpin si è concentrato sul lavoro delle stampanti 3D.
Di norma, nel corso della ricerca, lui ei suoi colleghi sostituiscono il cuore con un pacemaker, la cartilagine del ginocchio con il titanio. Le moderne tecnologie consentono di installare al posto dell'organo interessato, ad esempio, il fegato, una sua copia tridimensionale, costituita dalle stesse cellule dell'originale.
Uno dei primi risultati del laboratorio di McAlpin è stato l'orecchio: una spirale di nanoparticelle d'argento era incorporata nel guscio rosa della cartilagine. Quindi l'invenzione divenne oggetto di scherno a causa della sua semplicità e del suo aspetto rozzo. Tuttavia, l'orecchio è stato in grado di rilevare le frequenze radio che erano al di fuori del normale intervallo degli esseri umani.
Era una cella dello stesso tipo con elettronica semplice. Nella comunità scientifica, questo è stato chiamato "registrazione diretta", "produzione additiva", poiché tutti hanno capito che non si trattava ancora di stampa 3D. Tuttavia, la barriera è stata abbattuta. Oggi i progetti di bionica 3D sono ovunque.
Soluzioni ingegneristiche per il futuro
McAlpin sta lavorando a una macchina in grado di elaborare diversi tipi di materiali contemporaneamente, combinando rapidamente sostanze biologiche ed elettronica.
Ovviamente, non è ancora giunto il momento in cui le orecchie protesiche con superpoteri sono disponibili per tutti. Ma non è così lontano, grazie al lavoro del team di McAlpin. Il suo laboratorio non si ferma all'orecchio. Più recentemente, il team di scienziati ha creato un occhio bionico. Ora gli ingegneri stanno lavorando sulla pelle bionica e sul midollo spinale rigenerato.
McAlpin crede che nessuno abbia bisogno di una stampante 3D ora perché stampa solo ingombranti cianfrusaglie sul desktop. Espansione delle funzioni della tecnologia, introduzione di algoritmi grazie ai quali i dispositivi funzioneranno con polimeri morbidi, vari materiali biologici ed elettronica.
Iniezioni senza dolore
All'Università del Texas a Dallas, un team guidato da Jeremiah J. Gassensmith sta lavorando per migliorare gli aghi per iniezione utilizzando la tecnologia 3D.
"Gli aghi non hanno amici", scherza Ron Smaldon, un chimico dell'UT-Dallas e membro del gruppo Gassensmith. Insieme agli studenti laureati Daniel Berry e Michael Luzuriaga, Ron ha contribuito a sviluppare il cerotto con microaghi 3D. Assomiglia a un pezzo di nastro adesivo in cui viene versato un vaccino o un medicinale.
Il cerotto contiene una griglia di aghi microscopici. Forano lo strato superiore della pelle del paziente in modo completamente indolore per fornire i farmaci necessari al corpo. Attualmente, la produzione di microneedle viene eseguita utilizzando stampi in plastica o da modelli in acciaio inossidabile utilizzando la litografia. L'uso della tecnologia 3D e della plastica biodegradabile ridurrà notevolmente i costi di sviluppo. I cerotti Microneedle nel prossimo futuro potranno essere prodotti ovunque ci sia una fonte di energia.
Nuotatori robotici microscopici
Hakan Ceylan, ricercatore presso il Max Planck Institute for Intelligent Systems (Stoccarda, Germania), sta facendo piani ambiziosi: vuole eliminare la necessità di un intervento chirurgico. Come? Robot-nuotatori (microsimmers) delle dimensioni di una gabbia lo aiuteranno in questo.
“Gli interventi chirurgici sono molto traumatici. Molti interventi chirurgici sono fatali. Oppure le persone muoiono per infezioni postoperatorie , afferma Hakan Ceylan.
I microsimmers vengono creati su una stampante 3D utilizzando la polimerizzazione a due fotoni e l'idrogel a doppia elica con nanoparticelle magnetiche. I robot da nuoto sono semi-autonomi. Sono impiantati utilizzando radiazioni magnetiche esterne. Sono anche in grado di rispondere a determinati segnali ambientali o sostanze chimiche che incontrano all'interno del corpo.
Analisi del cervello
Eric Wiire lavora all'Università di San Diego. Esamina il cervello: le cause di emicrania, tinnito, vertigini e altri disturbi. Il lavoro di Viire prevede l'utilizzo della tecnologia della realtà virtuale per trattare alcune di queste condizioni.
Lo scienziato sta anche studiando le possibilità dell'analisi video nella diagnosi del melanoma. L'uso di questa tecnologia consentirà di creare database più grandi e di migliore qualità e sensori iperspettrali più economici.
Ilya Filatov
