Même à faible vitesse, l'imprimante 3D conçue par Rohit Bhargava est tout simplement fascinante. Pendant le mouvement, un filet de masse mince et brillante, semblable au plastique, apparaît soudainement de la pointe acérée. En une fraction de seconde, un autre tube sort. Ensuite, ils se rejoignent, les contours d'une forme en trois dimensions sont dessinés - une minuscule copie anatomiquement exacte du cœur.
Rohit Bhargava et son imprimante 3D
Le directeur du Centre d'innovation sur le cancer de l'Université de l'Illinois travaille sur le problème de l'introduction de solutions techniques complexes dans la médecine moderne.
«Il doit y avoir des changements fondamentaux dans les soins de santé», dit Bhargava. - Faites attention aux ordinateurs portables et aux téléphones modernes. Auparavant, ils étaient chers, mais avec le temps, ils sont devenus moins chers, car les technologies sont devenues plus avancées. Si nous transférons les développements innovants au secteur de la santé, généralisons les connaissances et les transformons en solutions utiles, nous pourrons à l'avenir réduire considérablement le coût des soins médicaux et améliorer leur qualité."
L'imprimante 3D Bhargava est basée sur des algorithmes mathématiques complexes. L'appareil peut imprimer des tubes jusqu'à 10 microns d'épaisseur - 1/5 de l'épaisseur d'un cheveu humain.
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Les filaments sortant de l'imprimante Rohit peuvent se lier les uns aux autres et créer des conceptions complexes. Des cellules peuvent s'y développer, des fluides biologiques peuvent les traverser. Les vaisseaux lymphatiques, les canaux lactifères et d'autres éléments peuvent être reproduits dans n'importe quelle quantité - des dizaines, des centaines, des milliers. Cela permet de réaliser de nombreuses expériences importantes.
Les chercheurs pourront injecter des cellules tumorales dans chaque échantillon, en se concentrant sur le comportement, les réponses au cancer dans le corps d'un patient individuel, grâce à l'utilisation de différentes méthodes thérapeutiques. Cela facilitera l'analyse et la compréhension des différences entre les tissus malades et sains.
Technologie Cyborg
Le scientifique du Minnesota Michael McAlpin s'est également concentré sur le travail des imprimantes 3D.
En règle générale, au cours de la recherche, lui et ses collègues remplacent le cœur par un stimulateur cardiaque, le cartilage du genou par du titane. Les technologies modernes permettent d'installer à la place de l'organe affecté, par exemple le foie, une copie en trois dimensions de celui-ci, constituée des mêmes cellules que l'original.
L'une des premières réalisations du laboratoire de McAlpin a été l'oreille - une spirale de nanoparticules d'argent était incrustée dans la coquille rose du cartilage. Ensuite, l'invention est devenue le sujet de ridicule en raison de sa simplicité et de son aspect brut. Cependant, l'oreille était capable de détecter des fréquences radio qui étaient en dehors de la plage normale des humains.
C'était une cellule du même type avec une électronique simple. Dans la communauté scientifique, cela s'appelait «enregistrement direct», «fabrication additive», car tout le monde comprenait qu'il ne s'agissait pas encore de l'impression 3D. Cependant, la barrière a été renversée. Aujourd'hui, les projets bioniques 3D sont partout.
Solutions d'ingénierie pour l'avenir
McAlpin travaille sur une machine capable de traiter différents types de matériaux en même temps, de combiner rapidement des substances biologiques et de l'électronique.
Bien sûr, le moment n'est pas encore venu où les oreilles prothétiques dotées de super pouvoirs sont accessibles à tous. Mais ce n'est pas si loin, grâce au travail de l'équipe de McAlpin. Son laboratoire ne s'arrête pas à l'oreille. Plus récemment, l'équipe du scientifique a créé un œil bionique. Aujourd'hui, les ingénieurs travaillent sur la peau bionique et la moelle épinière régénérée.
McAlpin pense que personne n'a besoin d'une imprimante 3D maintenant, car elle n'imprime que des bibelots volumineux sur le bureau. Expansion des fonctions de la technologie, introduction d'algorithmes grâce auxquels les appareils fonctionneront avec des polymères mous, divers matériaux biologiques et électroniques.
Injections sans douleur
À l'Université du Texas à Dallas, une équipe dirigée par Jeremiah J. Gassensmith travaille à l'amélioration des aiguilles d'injection à l'aide de la technologie 3D.
«Les aiguilles n'ont pas d'amis», plaisante Ron Smaldon, chimiste de l'UT-Dallas et membre du groupe Gassensmith. En collaboration avec les étudiants diplômés Daniel Berry et Michael Luzuriaga, Ron a aidé à développer le patch micro-aiguille 3D. Cela ressemble à un morceau de ruban adhésif dans lequel un vaccin ou un médicament est versé.
Le patch contient une grille d'aiguilles microscopiques. Ils percent la couche supérieure de la peau du patient de manière totalement indolore afin de délivrer les médicaments nécessaires au corps. Actuellement, la production de micro-aiguilles est réalisée à l'aide de moules en plastique ou à partir de gabarits en acier inoxydable par lithographie. L'utilisation de la technologie 3D et du plastique biodégradable réduira considérablement les coûts de développement. Des patchs Microneedle dans un proche avenir peuvent être produits partout où il y a une source d'énergie.
Nageurs robots microscopiques
Hakan Ceylan, chercheur à l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents (Stuttgart, Allemagne), fait des projets ambitieux: il veut éliminer le besoin de chirurgie. Comment? Des robots-nageurs (micro-nageurs) de la taille d'une cage l'aideront dans ce domaine.
«Les interventions chirurgicales sont très traumatisantes. De nombreuses chirurgies sont mortelles. Ou les gens meurent d'infections postopératoires », explique Hakan Ceylan.
Les micro-immersions sont créés sur une imprimante 3D en utilisant une polymérisation à deux photons et un hydrogel double hélicoïdal avec des nanoparticules magnétiques. Les robots de natation sont semi-autonomes. Ils sont implantés à l'aide d'un rayonnement magnétique externe. Ils sont également capables de répondre à certains signaux environnementaux ou produits chimiques qu'ils rencontrent à l'intérieur du corps.
Analyse du cerveau
Eric Wiire travaille à l'Université de San Diego. Il examine le cerveau: les causes des migraines, des acouphènes, des vertiges et autres troubles. Le travail de Viire consiste à utiliser la technologie de réalité virtuelle pour traiter certaines de ces conditions.
Le scientifique étudie également les possibilités de l'analyse vidéo dans le diagnostic du mélanome. L'utilisation de cette technologie permettra de créer des bases de données plus volumineuses et de meilleure qualité et des capteurs hyperspectraux moins chers.
Ilya Filatov