Gli inchiostri sonori attivati ​​dagli ultrasuoni potrebbero stampare strutture 3D all'interno del corpo umano – Physics World

Un team di ricercatori con sede negli Stati Uniti ha aperto la strada a un’innovativa tecnica di stampa 3D che utilizza le onde ultrasoniche per creare oggetti da inchiostri polimerizzati sonicamente. Il nuovo approccio, denominato stampa volumetrica acustica a penetrazione profonda (DAVP), potrebbe potenzialmente consentire di eseguire la stampa all’interno del corpo umano, aprendo la strada a una serie di procedure minimamente invasive come l’ingegneria tissutale o la somministrazione mirata di farmaci localizzati.

Pubblicando i loro risultati in Scienze, i ricercatori descrivono come hanno utilizzato con successo DAVP per eseguire la stampa 3D a profondità centimetriche attraverso il tessuto biologico e creare strutture complesse all’interno di una varietà di materiali diversi, dimostrando così la sua efficacia con materiali come idrogel e nanocompositi, che sono cruciali nelle applicazioni biomediche.

Come co-autore senior Junjie Yao dal laboratorio di imaging fotoacustico della Duke University (PI-Lab) spiega, il nuovo inchiostro sonicato (o sono-ink) contiene una miscela di polimeri, particelle e iniziatori chimici appositamente progettati per formare un gel quando l'inchiostro assorbe le onde sonore. Quando esposti a ultrasuoni focalizzati ad alta intensità, questi fluidi auto-potenzianti si solidificano secondo schemi precisi, consentendo la creazione di strutture complesse.

“Ciò si ottiene grazie alle proprietà uniche degli inchiostri sono, che sono formulati per una risposta ottimale agli ultrasuoni, consentendo una penetrazione più profonda a una risoluzione più elevata rispetto ai metodi di stampa convenzionali basati sulla luce”, afferma.

Secondo Yao, un risultato chiave della ricerca è la scoperta che la nuova tecnica supera i limiti fisici e ottici degli approcci esistenti alla produzione additiva e consente agli utenti di “stampare a profondità e in materiali precedentemente irraggiungibili con altri metodi di stampa 3D”. in particolare approcci basati sulla luce che sono inefficaci nei mezzi opachi o che diffondono otticamente.

Il team ipotizza inoltre che, tra le altre cose, la tecnica potrebbe aiutare a trattare i difetti ossei attraverso l' on-site fabbricazione di osso artificiale – e che i materiali stampati formati con inchiostro sonoro potrebbero eluire i farmaci, facilitando così la chemioterapia localizzata per prevenire la recidiva dei tumori dopo la resezione.

"[La tecnica] apre importanti potenziali applicazioni in contesti clinici e sanitari, come la creazione di impalcature per l'ingegneria dei tessuti o sistemi mirati di somministrazione di farmaci localizzati all'interno del corpo", afferma Yao.

Risultati migliori per i pazienti

Altrove, co-autore senior Yu Shrike Zhang, presso il Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, sottolinea che il vantaggio principale della DAVP in ambito clinico è la sua natura minimamente invasiva. In particolare, attira l’attenzione sul fatto che la nuova tecnica può “potenzialmente stampare materiali biocompatibili direttamente all’interno del corpo” e quindi aiutare a mitigare la natura “invasiva e rischiosa” di molte procedure chirurgiche tradizionali.

“Ciò potrebbe rivoluzionare i trattamenti consentendo interventi precisi e mirati senza la chirurgia tradizionale, riducendo significativamente i tempi di recupero e migliorando i risultati per i pazienti. Inoltre, la versatilità dei materiali e la capacità di lavorare in ambienti opachi lo rendono particolarmente adatto a varie applicazioni mediche”, afferma.

L'inchiostro bioattivo verniciabile guarisce ferite di qualsiasi forma e dimensione

Andando avanti, Zhang conferma che il team intende perfezionare ulteriormente la tecnica DAVP, con particolare attenzione all’ottimizzazione degli inchiostri sonori e della tecnologia di stampa a ultrasuoni per offrire precisione, versatilità e biocompatibilità ancora maggiori.

“Sono previste collaborazioni con ricercatori medici per esplorare l’applicazione pratica di questa tecnologia in contesti clinici e sanitari”, aggiunge. “Il nostro obiettivo è sviluppare prototipi per applicazioni mediche specifiche, come la medicina rigenerativa e la somministrazione mirata di farmaci localizzati, e condurre studi per valutarne l’efficacia e la sicurezza in un ambiente clinico”.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/ultrasound-activated-sono-inks-could-print-3d-structures-inside-the-human-body/