Бъдещите хирурзи скоро може да се обучават върху еластична и реалистична 3D принтирана кожа, която при срязване отделя кръв и гной.

Нов материал за принтиране, разработен от изследователи в университета на Минесота, имитира много точно адаптивната природа на човешката тъкан.

Той използва напредъка в съвременния биопринтинг за създаване на реалистична тъкан, чиято твърдост може да се променя в зависимост от местоположението ѝ върху тялото и посоката, в която е предназначена да се движи.

За допълнителен реализъм изследователите са вградили в принтирания материал микрокапсули, пълни с течност, за да симулират отделянето на телесни течности.

Изследователите вярват, че тяхната нова 3D принтирана тъкан може да бъде адаптирана и персонализирана в бъдеще, за да помогне за създаването на различни синтетични органи.

Тези реалистични заместители, създавани при нужда, биха могли потенциално да ускорят обучението на здравните специалисти.

Този напредък, описан подробно в Science Advances, е само последното от поредица проучвания, които подчертават колко зловещо реалистични са станали синтетичните кожи.

„Този подход отваря вратата към създаването на по-реалистични тренировъчни модели за хирургия, което в крайна сметка може да подобри медицинските резултати“, заявява Адарш Сомаяджи, докторант от катедрата по машинно инженерство на университета на Минесота.

Да накараш изкуствената кожа да се усеща като истинска

Изкуствената кожа в медицината датира от векове. Днешните версии обикновено се изработват чрез отливане на различни синтетични материали във форми на части от тялото.

Тези отливки са безценни инструменти за обучение на хирурзи, но не успяват да бъдат напълно точен заместител на рязането на истинска човешка кожа.

Изследователите от университета на Минесота смятат, че съвременните 3D биопринтери могат да променят това, предлагайки начин за създаване на по-структурно точни и специфични за пациента модели на органи.

За целта изследователите първо разработват математически модел, за да предскажат как тяхната принтирана тъкан трябва да се държи в реалния свят.

Този модел помага да се гарантира, че кожата ще възпроизвежда точно вариациите в еластичността, твърдостта и здравината в зависимост от това къде се намира по тялото.

Видеоклип, публикуван от изследователите, показва как биопринтерът полага слоеве синтетична кожа с вградени между тях капсули, пълни с течност.

След това един от изследователите взема кожата (поставена върху ръката на манекен) и я срязва с бръснарско ножче.

Фалшивата кръв, уловена между слоевете, изригва в точката на разреза, възпроизвеждайки с ужасяващи детайли усещането за истинско кървене.

Засега изглежда, че принтираната кожа се представя според очакванията

В проучвания, проведени след практически сесии, хирурзите съобщават, че предпочитат нейната тактилна обратна връзка и реакция при рязане пред конвенционалната изкуствена кожа, която обикновено използват.

„Очакваме тези инструменти да помогнат за преодоляване на пропастта в реализма и механичната точност между симулантите на тъкани и истинската човешка тъкан, като по този начин подобрят качеството на медицинското обучение и образование, както и хирургичните резултати“, пишат изследователите.

Вече сме в ерата на принтиращи се части за тяло

През последните години симулираната синтетична кожа бързо премина от научнофантастична концепция към реално приложение.

По-рано това лято изследователи от университета в Кеймбридж и University College London разработиха нов тип реактивна синтетична кожа, направена от единичен хидрогел, която може да усеща допир, натиск, топлина, студ и дори увреждане.

В крайна сметка, казват изследователите, тази реактивна кожа може да помогне на хуманоидните роботи да „усещат“ света около тях.

Изследователи от Технологичния университет в Грац и Технологичния институт Велор (VIT) в Индия също разработват изкуствена животинска кожа, направена от 3D принтирани хидрогелни слоеве и подсилена с живи човешки клетки.

Въпреки че все още е във фаза на изследване, екипът им вярва, че тя може да имитира човешката кожа достатъчно точно, за да замени настоящата нужда от животинска кожа в козметичните тестове.

Тези постижения се случват успоредно с подобренията в основния хардуер, използван за създаването им.

Съвременните биопринтери, като този, разработен от изследователи в университета в Мелбърн, могат да произвеждат множество видове структури, които имитират широк спектър от тъкани.

Крайната цел на всичко това е както да се подобрят видовете материали, върху които се обучават бъдещите професионалисти, така и един ден потенциално да се произвеждат готови органи, които могат да се използват за трансплантации на нуждаещи се пациенти.