3D-gedrukte slimme gel is de stap naar kunstmatige organen, zegt wetenschapper

Het blijkt dat 3D-afdrukken van objecten die van kleur kunnen veranderen, slechts het begin is. Nieuw onderzoek heeft een materiaal onthuld dat zijn vorm in de loop van de tijd kan veranderen als reactie op temperatuurveranderingen, waarbij 3D-geprinte objecten in de vierde dimensie worden gebracht.

Wat hier spannend is, is volgens de onderzoekers van de Rutgers University achter het werk dat de gel op waterbasis die ze gebruikten, dicht bij een dode beltoon is voor onze eigen organen en weefsels - het is zelfs ongeveer 70 procent water, net als het menselijk lichaam. Zoals de wetenschappers uitleggen in een krant die dinsdag is gepubliceerd Wetenschappelijke rapporten, dat zou op een dag de hydrogel het ideale materiaal kunnen maken voor het 3D-printen van vervangende lichaamsdelen.

"Statische 3D-geprinte cellen kunnen onze lichaamsfuncties niet exact nabootsen, omdat ons lichaam constant in beweging is", vertelt Howon Lee, een professor bij Rutgers en senior auteur van het papier, omgekeerde.

De hydrogel lost dat probleem op met zijn vermogen om van vorm te veranderen in reactie op temperatuurveranderingen. In dit specifieke geval zorgden temperaturen boven ongeveer 90 graden Fahrenheit ervoor dat het materiaal krimpt, terwijl koelere temperaturen meer water opnemen en uitzetten. Door de temperatuur van slechts bepaalde delen van het materiaal te veranderen, is het mogelijk om de vorm te manipuleren en beweging te creëren.

"Zodat mensen deze methode van 3D-printing slimme gel met cellen of cellen kunnen gebruiken na het afdrukken en op de een of andere manier kunnen programmeren hoe ze hun vorm veranderen om vitale activiteiten zoals ademhaling of spijsverteringsbewegingen na te bootsen," zegt Lee. "En dan kunnen die cellen dezelfde omstandigheden ervaren die ze in ons lichaam zouden ervaren."

Zoals Lee uitlegt, bepaalt de vorm van een object de functie ervan, en de mogelijkheid om te bepalen hoe de vorm verandert, vergroot de potentiële functie van een object enorm. Hij en zijn team hebben de hydrogel niet uitgevonden - het is in essentie hetzelfde materiaal dat overal in voorkomt, van Jell-O tot contactlenzen - maar ze hebben wel een nieuwe manier bedacht om het te 3D-printen dat dit ongekende niveau van controle, alles terwijl het nog steeds snel en schaalbaar is.

Het vermogen om organisch weefsel in 3D af te drukken, heeft naar verluidt het potentieel om de orgaanschaarste in de wereld op te lossen. Hoewel Lee aarzelde om een ​​specifieke tijdslijn te stellen wanneer het onderzoek van zijn team kon worden omgezet in iets dat klaar was om te worden getransplanteerd, zou wat ze hebben gecreëerd een grote stap kunnen zijn in de richting van dat doel van overvloedige kunstmatige organen. En dat is niet de enige intrigerende mogelijke toepassing.

"Bioprinting is slechts één toepassing van deze methode", zegt Lee. "Het kan ook worden gebruikt in zachte robotica, of het maken van robots die zijn gemaakt van volledig zacht materiaal, bijna als een octopus nabootsen. Waarom moeten alle robots al deze rigide gewrichten en motoren hebben als er andere levende organismen zijn die heel ingewikkelde dingen kunnen doen met volledig zachte lichamen?"

Het huidige onderzoek creëerde objecten met de hydrogel die in grootte varieerde van de breedte van een haar tot enkele millimeters lang, allemaal door lagen van een hars met de hydrogel en andere chemicaliën te bedrukken om het samen te binden en later het object te manipuleren. Het is nog niet helemaal klaar om kunstmatige organen te maken of robotica te transformeren, maar het is een serieus intrigerende start.

Als je dit artikel leuk vond, bekijk dan deze video van een 3D-printer die een functionele menselijke huid creëert.