Serce z drukarki? A może nerka? Niedługo będzie to możliwe! Nadchodzą drukarki 4d

Tak zwane wydruki 4D to tworzone metoda druku 3D elementy, które z czasem zmieniają kształt i mogą być zdolne do poruszania się. Zdaniem specjalistów w podobny sposób można drukować sztuczne narządy.

Koniec sztywnej niewoli

Wcześniej uzyskanie efektu 4D wymagało użycia wiele różnych materiałów – niektóre były sztywne, inne – elastyczne. Jennifer Lewis i jej koledzy z Harvard University (USA) chcieli uprościć ten proces. Postanowili wzorować się na złożonych zmianach kształtów, jakie w naturze zachodzą w rozwijających się kwiatach.

Naśladując budowę komórek roślin, naukowcy wykorzystali włókna celulozy zmieszane z akrylamidowym hydrożelem - galaretowatą substancją, która pęcznieje pod wpływem wody. Przeciskając się przez dyszę drukarki włókna ustawiają się w żelu w sposób uporządkowany – w rezultacie wydrukowany obiekt pod wpływem wody powiększa tylko długość, a nie szerokość.

Sama w sobie ta właściwość ma raczej ograniczone zastosowanie, jednak zespół z Harvardu opracował matematyczny model pozwalający drukować zakrzywione kształty o odpowiednio skrzyżowanych włóknach, dzięki czemu mogą one zginać się, skręcać i marszczyć w zaplanowany sposób.

Od kwiatu do narządu

W celu przetestowania koncepcji naukowcy wydrukowali dwa przypominające kwiat kształty, które początkowo wyglądały identycznie, ale pod wpływem wody odmiennie skręcały swoje płatki. Skopiowali także orchideę, której płaski kształt staje się bliski oryginałowi po zamoczeniu. Dodatek fluorescencyjnego barwnika sprawił, że sztuczny kwiat jest lepiej widoczny.

Autorzy chcą w przyszłości wykorzystać swoją metodę do tworzenia nowych narządów. Obecnie większość kultur tkankowych powstaje jako struktury dwuwymiarowe, podczas gdy potrzebne są obiekty 3D. Zdaniem Lewis w przyszłości tkanka zastępująca uszkodzony narząd byłaby drukowana jako płaski arkusz, zwijający się w pożądany kształt.

Źródło: PAP