Kiborga daļas

Laboratorijā izgatavoti orgāni varētu darīt vairāk, nekā tikai kalpot kā gatavas iespējas pacientiem, kuriem tas ir nepieciešams: ar pareizo bioloģijas un materiālzinātnes sajaukumu tie varētu pat apveltīt cilvēkus ar pārcilvēciskām spējām.

Tas ir tas, ko Prinstonas universitātes pētnieki uzskata par audu inženierijas nākotni, un viņi uzskata, ka 3-D drukāšana ir pareizais ceļš. Maikls Makalpins un viņa laboratorijas locekļi nesen ziņoja, ka 3-D printeris var izveidot bionisku ausi, kas spēj noteikt frekvences, kas miljons reižu pārsniedz parasto dzirdes diapazonu.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2013. gada septembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Auss parāda, kā 3-D drukāšana var nemanāmi apvienot elektroniku un bioloģiskos audus. Parasti šie materiāli neder kopā — viens ir stingrs un viegli saplīst, bet otrs ir mīksts un elastīgs. Bet, izmantojot 3-D drukāšanu, abus var izgatavot kopā, saka McAlpine. Viņš saka, ka tas ir veids, kā dabiski visu apvienot trīsdimensiju formātā. Tas varētu palīdzēt pētniekiem izveidot ķermeņa audus ar integrētām ierīcēm, kas var uzraudzīt veselību, vai pat veidot kiborgu orgānus, kas uzlabo parastās sajūtas.

Komanda sāka ar ausi, jo formu ir grūti atjaunot ar tradicionālo audu inženieriju. Turklāt liela daļa auss ir skrimšļi, kuriem trūkst asinsvadu — struktūras, kas izvairās no audu inženieriem (pagaidām).

Lai izveidotu bionisko orgānu, printeris tiek vadīts pēc auss datora modeļa, kuram komanda pievienoja iekšējās antenas spoles modeli, kas savienota ar ārēju elektrodu. Slāni pa slānim iekārta pārmaiņus izmanto trīs tintes: liellopu skrimšļus veidojošo šūnu maisījumu, kas suspendēts biezā hidrogēla slānī; sudraba nanodaļiņu suspensija, lai izveidotu spoli un ārējos gliemežnīcas formas elektrodus; un silikons elektronikas apvalkam. Sudraba nanodaļiņas ir cieši iesaiņotas, lai tās varētu vadīt elektrību. Tas darbojas kā metāls, taču, tā kā tās ir nanodaļiņas, varat tās izdrukāt tā, kā parasti nevarētu izdrukāt metālu, saka MakAlpins.

Drukāšana aizņem apmēram četras stundas. Pēc tam auss tiek mazgāta ar barības vielām bagātā buljonā, lai šūnas varētu augt, ražot kolagēnu un citas molekulas un aizstāt savu sākotnējo vidi ar skrimšļiem.

Ar pilnībā iegulto spoli bioniskā auss var noteikt un pārraidīt radio signālus, bet ne skaņas viļņus. McAlpine saka, ka funkcionalitāti varētu pievienot nākotnes modeļiem, integrējot pjezoelektriskos materiālus, kas pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Kādu dienu šīs ierīces varētu palīdzēt cilvēkam dzirdēt, izmantojot to pašu mehānismu, ko izmanto kohleāro implantu savienošanai, vai, iespējams, nodrošināt sesto elektromagnētiskās uztveršanas sajūtu.

Nākamais McAlpine vēlas paplašināt objektu klāstu, ko var ražot 3-D printeris. Viņš saka, ka ir nopietnas problēmas. Bet ar augstākas izšķirtspējas printeriem, viņaprāt, viņa komanda varēs ieviest augstākās klases elektroniku.

3-D drukāšana ne tikai ļauj bioloģiskajos audos iekļaut materiālus ar izcilām īpašībām, bet arī varētu risināt audu inženierijas izaicinājumu: kā audzēt orgānus ar asinsvadiem. Makalpins saka, ka asinsvadu tīkliem ir neticami sarežģīta ģeometrija. Šāds izrāviens būtu galvenais, lai drukātu orgānus, kuros ir asinsvadi, piemēram, aknas, nieres un sirdis.

paslēpties