В Калифорнийском технологическом институте ученые представили инновационный метод 3D-печати полимерных материалов непосредственно внутри живых организмов. Эта технология, получившая название DISP (in vivo Deep-tissue Ultrasound Printing, или ультразвуковая печать в глубоких тканях in vivo), использует ультразвуковые волны для инициирования формирования полимеров в заданных участках, расположенных глубоко в тканях животного. В отличие от существовавших ранее подходов, базировавшихся на инфракрасном излучении с ограниченной проникающей способностью, ультразвуковой метод обеспечивает доступ к более глубоким тканям.

В основе процесса лежит введение специальных биочернил, состоящих из термочувствительных липосом, содержащих сшивающий агент. При воздействии сфокусированного ультразвука, повышающего температуру в целевой области примерно на 5 градусов Цельсия, происходит высвобождение содержимого липосом, что запускает процесс локальной полимеризации. Для визуализации процесса печати используются газовые пузырьки, полученные из бактерий, выступающие в качестве контрастных веществ.

Профессор медицинской инженерии Вэй Гао подчеркивает: «Наша новая технология позволяет проникать глубоко в ткани и создавать различные материалы для широкого спектра применений, сохраняя при этом высокую биосовместимость». Команда успешно осуществила печать полимерных капсул для доставки лекарственных препаратов, адгезивных полимеров для герметизации внутренних ран и биоэлектрических гидрогелей для мониторинга физиологических показателей.

В ходе экспериментов на мышах платформа DISP была использована для печати полимеров с доксорубицином вблизи опухолей мочевого пузыря. Этот метод адресной доставки продемонстрировал значительное увеличение гибели раковых клеток по сравнению с обычной инъекцией препарата. Технология открывает перспективы для применения в регенеративной медицине и адресной доставке лекарств.

В настоящее время исследователи работают над тестированием технологии на более крупных животных, с перспективой дальнейшего применения у людей. Гао предполагает, что машинное обучение может дополнительно повысить точность метода. «В будущем, с помощью ИИ, мы планируем реализовать возможность автономной и высокоточной печати внутри движущихся органов, таких как бьющееся сердце», — заявляет он.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science под руководством ведущего автора Эльхама Давуди. Проект получил финансовую поддержку от Национального института здравоохранения, Американского онкологического общества, Института медицинских исследований Heritage и Инициативы «Вызов» Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Источник