3D-tryckt Smart Gel är steg till artificiella organ, säger forskare

Det visar sig att 3D-utskriftsobjekt som kan ändra färg är bara början. Ny forskning har avslöjat ett material som kan förändra sin form över tiden som svar på temperaturförändringar och tar 3D-tryckta objekt i den fjärde dimensionen.

Vad som är spännande här, enligt forskarna vid Rutgers University bakom arbetet, är att den vattenbaserade gelén de använde ligger nära en död ringer till våra egna organ och vävnader - det är till och med cirka 70 procent vatten, precis som människokroppen. Som forskarna förklarar i ett papper publicerat tisdag i Vetenskapsrapporter, som någonsin skulle göra hydrogelen till det idealiska materialet för utbytesdelar av 3D-tryck.

"Statiska 3D-tryckta celler kan inte exakt efterlikna våra kroppsfunktioner, eftersom vår kropp är i ständig rörelse", säger Howon Lee, professor vid Rutgers och seniorförfattare av papperet. Omvänd.

Hydrogelen löser det problemet med förmågan att byta form som svar på temperaturförändringar. I det här fallet gjorde temperaturen över ca 90 grader Fahrenheit materialet krympt, medan svalare temperaturer gjorde det mer vatten och expandera. Genom att ändra temperaturen på bara specifika delar av materialet, är det möjligt att manipulera sin form och skapa rörelse.

"Så att människor kunde använda den här metoden för 3D-utskrift smart gel med celler eller växa celler efter utskrift och på något sätt programmera hur de ändrar sin form för att efterlikna vitala aktiviteter som andning eller matsmältnings motion", säger Lee. "Och då kan de cellerna uppleva samma villkor som de skulle uppleva inuti kroppen."

Som Lee förklarar bestämmer formen på ett objekt sin funktion, och förmågan att styra hur formen förändras höjer ett objekts potentiella funktion. Han och hans team uppfann inte hydrogeln - det är i stort sett samma material som uppträder i allt från Jell-O till kontaktlinser - men de kom fram med en ny 3D-utskrift som hjälper till att möjliggöra denna oöverträffade nivå av kontroll, allt medan du fortfarande är snabb och skalbar.

Förmågan att 3D-trycka organisk vävnad har sagts ha potential att lösa världens orkidékris. Medan Lee var tveksam till att lägga en specifik tidslinje när hans lags forskning kunde omvandlas till något som var klart för transplantation, kunde det vara ett viktigt steg mot det målet med rikliga artificiella organ. Och det är inte den enda spännande möjliga ansökan.

"Bioprinting är bara en tillämpning av denna metod", säger Lee. "Det kan också användas i mjuk robotik, eller skapa robotar som är gjorda av helt mjukt material, liknar nästan som en bläckfisk. Varför måste alla robotar ha alla dessa styva leder och motorer när det finns andra levande organismer som kan göra mycket komplicerade saker med helt mjuka kroppar?"

Den aktuella forskningen skapade objekt med hydrogelen som varierade i storlek från hårets bredd till flera millimeter långa, allt genom att trycka lager av ett harts innehållande hydrogelen och andra kemikalier för att binda den tillsammans och låta objektet manipuleras senare. Det är inte helt klart att skapa konstgjorda organ eller förvandla robotteknik, men det är en allvarligt spännande start.

Om du gillade den här artikeln, kolla in den här videon av en 3D-skrivare som skapar funktionell mänsklig hud.