Co nemůže 3D tiskárna sestavit? Počet možných odpovědí na tuto otázku se v posledních letech exponenciálně snížil, protože high-tech stroje stále vytrhávají pevný objekt po objektu z počítačových návrhů.
Jen v posledních několika měsících se objevilo bezpočet nových produktů a prototypů pokrývajících celou řadu průmyslových odvětví, od fotbalových kopaček a kotců po ocelové části raket a kulomety. Minulý měsíc tato technologie pomohla nahradit 75 procent poškozeného lebky osoby a tento týden obnovila mužovu tvář poté, co před čtyřmi lety ztratil polovinu rakoviny.
Nová studie dnes naznačuje, že 3D-tištěný materiál by mohl jednoho dne napodobit chování buněk v lidské tkáni. Postgraduální student Gabriel Villar a jeho kolegové z University of Oxford vyvinuli drobné pevné látky, které se chovají jako biologická tkáň. Jemný materiál se fyzicky podobá mozkové a tukové tkáni a má konzistenci měkké gumy.
K vytvoření tohoto materiálu postupoval speciálně navržený 3D tiskový stroj podle počítačově naprogramovaného schématu a podle určené trojrozměrné sítě vyhodil desítky tisíc jednotlivých kapiček. Jak je vidět na videu výše, jeho trysky se pohybovaly v různých úhlech, aby stanovily polohu každé malé kuličky. Každá kapička váží přibližně jeden pikoliter - to je jedna biliontina litru - jednotka používaná k měření velikosti kapiček inkoustových tiskáren, jejichž technologie trysek funguje téměř stejně jako sloučení malých teček kapaliny do úplných obrázků a slov na papíře.
Kapičky kapaliny obsahovaly biochemikálie nalezené v tkáňových buňkách. Potažené v lipidech - tucích a olejích - malé vodné oddíly přilepené k sobě, vytvářející soudržný a samonosný tvar, s každou kuličkou rozdělenou tenkou, jednoduchou membránou podobnou lipidovým dvojvrstvám, které chrání naše buňky.
Několik sítí s 3D kapkami. S laskavým svolením Gabriel Villar, Alexander D. Graham a Hagan Bayley (Oxfordská univerzita)
Tvary vytvořené tištěnými kapičkami zůstaly stabilní několik týdnů. Pokud by vědci materiál mírně otřásli, kapičky by se mohly přemístit, ale pouze dočasně. Vědci tvrdí, že umělá tkáň se rychle vrátila do svého původního tvaru, což je úroveň pružnosti srovnatelná s buňkami měkkých tkání u lidí. Zdálo se, že složité mřížky lipidových dvojvrstev sítě drží „buňky“ pohromadě.
V některých sítích kapiček 3D tiskárna zabudovala póry do lipidové membrány. Díry napodobují proteinové kanály uvnitř bariér, které chrání skutečné buňky, filtrují molekuly důležité pro funkci buněk dovnitř a ven. Vědci vstříkli do pórů molekulu důležitou pro komunikaci buňka-buňka, která dodává signály do řady buněk tak, aby fungovaly společně jako skupina. Zatímco 3D-tištěný materiál nemohl přesně replikovat, jak buňky šíří signály, vědci říkají, že pohyb molekuly přes definované dráhy připomínal elektrickou komunikaci neuronů v mozkové tkáni
Voda snadno pronikla membránami sítě, i když do její struktury nebyly zabudovány póry. Kapky bobtnaly a zmenšovaly se procesem osmózy a snažily se nastolit rovnováhu mezi množstvím vody, kterou obsahovaly, a množstvím, které je obklopovalo na vnější straně. Pohyb vody stačil k tomu, aby kapičky zvedly proti gravitaci, přitáhly je a složily, napodobovaly tak svalovou aktivitu v lidské tkáni.
Vědci doufají, že tyto kapkové sítě mohou být naprogramovány tak, aby uvolňovaly léky po fyziologickém signálu. Tištěné buňky by mohly být někdy také integrovány do poškozené nebo selhávající tkáně, což by poskytlo další lešení nebo dokonce nahradilo nefunkční buňky, možná dokonce nahradí některé z 1, 5 milionu transplantací tkáně, které se každoročně konají ve Spojených státech. Potenciál se zdá největší u transplantací mozkové tkáně, protože lékařští inženýři se v současné době snaží pěstovat mozkové buňky v laboratoři k léčbě progresivních nemocí, jako je Huntingtonova nemoc, která pomalu ničí nervové buňky.
Ať už roste lidská tkáň nebo celé uši, technologie 3D tisku je v oboru medicíny v plném proudu a nespočet vědců bezpochyby v příštích letech bezpochyby skočí na rozjetý vůz.
