Исследователи из Университета городов-побратимов Миннеаполиса и Сент-Пола успешно напечатали на 3D-принтере реалистичные структуры человеческих тканей, которые можно использовать для медицинской подготовки хирургов и врачей.
Исследование было недавно опубликовано в Science Advances, рецензируемом научном журнале.
Предыдущие методы позволяли создавать жёсткие, простые ткани, но эта новая технология может имитировать сложную, направленную прочность и эластичность, присущие реальным тканям, таким как кожа или другие органы.
В этой статье исследователи описали метод контроля формы и размера крошечных узоров внутри материала, напечатанного на 3D-принтере, что позволяет придать ему определённые механические свойства. Кроме того, они вывели математическую формулу для прогнозирования поведения ткани.
Чтобы сделать смоделированные ткани более реалистичными, они также разработали способ одноэтапного добавления жидкостей, похожих на кровь. Для этого они печатают небольшие микрокапсулы, содержащие жидкость, которая не высыхает и не мешает процессу печати.
«Такой подход открывает возможности для создания более реалистичных обучающих моделей для хирургии, что в конечном счёте может улучшить результаты лечения», — сказал Адарш Сомаяджи, первый автор статьи и аспирант факультета машиностроения Миннесотского университета.
Несмотря на сохраняющиеся трудности с масштабированием процесса, мы видим большой потенциал этого метода 3D-печати в сценариях обучения с небольшим объёмом и высокой сложностью.»
Адарш Сомаяджи, аспирант кафедры машиностроения Миннесотского университета
Предварительное исследование, результаты которого представлены в статье, показало, что хирурги оценили новые тканевые копии, напечатанные на 3D-принтере, выше за тактильную отдачу и реакцию на разрезание по сравнению с предыдущими обычными моделями. Команда надеется, что это нововведение поможет улучшить хирургическую подготовку.
Теперь исследователи сосредоточатся на расширении возможностей новой технологии, чтобы создавать различные формы для имитации других органов, разрабатывать бионические органы и использовать более совершенные материалы, которые реагируют на обычные хирургические инструменты, такие как электрокоагулятор — хирургический инструмент, который использует тепло для удаления небольших новообразований.
Помимо Сомаяджи, в команду Университета Миннесоты входили Мэтью Лоулер с факультета биомедицинской инженерии, а также Закари Фюэннинг и Майкл Макалпайн с факультета машиностроения. Эта работа была выполнена совместно с лабораториями CREST и Wang в Вашингтонском университете.
Источник:
Университет Миннесоты
Ссылка на журнал:
Сомаяджи, А., и др. (2025). 3D-печатные имитаторы анизотропных тканей со встроенными капсулами с жидкостью для медицинского моделирования и обучения. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.adw6446.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся