Los científicos en los Estados Unidos han creado una forma de Materiales de impresión 3D Dentro del cuerpo usando ultrasonido. Las pruebas en ratones y conejos sugieren que la técnica podría entregar cáncer Medicamentos directamente a los órganos y reparar el tejido lesionado.
Doblada la impresión de sonido del tejido profundo (Disp), el método implica inyectar un especializado bioink. Los ingredientes pueden variar según su función prevista en el cuerpo, pero las no negociables son cadenas de polímeros y agentes de reticulación para ensamblarlos en una estructura de hidrogel.
Para evitar que el hidrogel se forme al instante, los agentes de reticulación están bloqueados dentro de las partículas a base de lípidos llamadas liposomas, con cáscaras externas diseñadas para filtrarse cuando se calientan a 41.7 ° C (107.1 ° F), unos pocos grados por encima de la temperatura del cuerpo.
El equipo, dirigido por científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech), utilizó un haz de ultrasonido enfocado para calentar y crear agujeros en los liposomas, liberar a los agentes de reticulación y formar un hidrogel allí mismo en el cuerpo.
Mientras estudios previos Hemos usado luz infrarroja a hidrogeles de impresión 3D en el cuerpo, esta vez se eligió el ultrasonido como mecanismo de activación porque puede activar bioinks inyectados más profundamente, hasta músculos y órganos.
“La penetración infrarroja es muy limitada. Solo alcanza justo debajo de la piel”, dice Wei Gaoun ingeniero biomédico en Caltech. “Nuestra nueva técnica alcanza el tejido profundo y puede imprimir una variedad de materiales para una amplia gama de aplicaciones, todo mientras mantiene una excelente biocompatibilidad”.
Al controlar con precisión el haz de ultrasonido, el equipo pudo imprimir formas complejas, como estrellas y lágrimas.
Sin embargo, DRIP no es solo una nueva herramienta de mod de cuerpo divertido: las pruebas de animales que usan diferentes versiones del hidrogel mostraron que podría ayudar a reemplazar o reparar el tejido dañado, entregar medicamentos o monitorear señales eléctricas para pruebas como la electrocardiografía.
Los investigadores usaron pequeñas vesículas de gas como agente de contraste de imágenes, lo que les permitió ver cuándo funcionaba el sistema.
Estas vesículas cambian su contraste cuando se exponen a las reacciones químicas de la reticulación del polímero. Ultrasoned recoge estas señales y confirma que la reacción ha funcionado.
En los conejos, los investigadores imprimieron piezas de tejido artificial a profundidades de hasta 4 centímetros (aproximadamente 1.6 pulgadas) debajo de la piel. Esto podría ayudar Acelerar la curación de heridas y lesiones – Especialmente si las células se incorporan primero al bioink.
En las pruebas de cultivos celulares 3D de cáncer de vejiga, el equipo administró una versión del bioink cargado con el fármaco de quimioterapia doxorrubicina. Utilizando el método DISC para endurecerlo en hidrogel, el fármaco se liberó lentamente durante unos días. Eso condujo a una muerte significativamente más celular de cáncer que la inyección regular del medicamento.
Agregar otros ingredientes al bioink puede dar a Disp aún más usos. Los investigadores también hicieron bioinks conductores utilizando nanotubos de carbono y nanocables de plata, que podrían usarse para sensores implantables para temperatura o señales eléctricas del corazón o los músculos.
Es importante destacar que no se detectó toxicidad del hidrogel, y los restos de bioink líquido se eliminan naturalmente del cuerpo en siete días, dice el equipo.
Por supuesto, los investigadores aún necesitan cruzar el abismo entre las pruebas en animales y las pruebas en humanos, pero la impresión 3D de los dispositivos biomédicos allí en el cuerpo es una idea intrigante.
“Nuestra próxima etapa es tratar de imprimir en un modelo de animales más grande y, con suerte, en el futuro cercano, podemos evaluar esto en humanos”. dice Gao. “En el futuro, con la ayuda de la IA, nos gustaría poder desencadenar autónomas la impresión de alta precisión dentro de un órgano en movimiento, como un corazón de paliza”.
La investigación fue publicada en la revista Ciencia.