الٹراسونک تھری ڈی پرنٹر ایک دن بغیر سرجری کے جسم کے اعضاء کی مرمت کر سکتا ہے

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

الٹراسونک تھری ڈی پرنٹر ایک دن بغیر سرجری کے جسم میں اعضاء کی مرمت کر سکتا ہے پلیٹو بلاکچین ڈیٹا انٹیلی جنس۔ عمودی تلاش۔ عی

ہارورڈ میڈیکل اسکول میں فارم کی تازہ چکن ٹانگ کا ایک بولڈ ٹکڑا ایک قدیم سطح پر ٹکا ہوا تھا۔ جلد پر اور ہڈی میں، اس کو ٹھیک سے کاٹا گیا تھا تاکہ ہڈی کو بمشکل ٹوٹ سکے۔

ایک روبوٹ بازو گھمایا، ٹوٹ پھوٹ کو سکین کیا، اور احتیاط سے اجزاء کی ایک مائع کاک ٹیل کو شگاف میں داخل کیا، جس میں کچھ سمندری سوار سے الگ تھلگ تھے۔ الٹراساؤنڈ کی کئی دالوں کے ساتھ، مائع ہڈی کی طرح کے مواد میں سخت ہو گیا اور فریکچر کو سیل کر دیا۔

یہ کوئی avant-garde ڈنر شو نہیں تھا۔ بلکہ، یہ ایک جدید تجربہ تھا کہ آیا الٹراساؤنڈ ایک دن ہمارے جسم کے اندر 3D پرنٹ امپلانٹس کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

بریگھم اینڈ ویمنز ہسپتال اور ہارورڈ میڈیکل سکول میں ڈاکٹر یو شریک ژانگ کی قیادت میں، اے حالیہ تحقیق خراب ٹشو کی مرمت کے لیے الٹراساؤنڈ اور 3D پرنٹنگ کی منفرد خصوصیات کو ملایا۔ ٹکنالوجی کے مرکز میں کیمیکلز کا ایک مرکب ہے جو آواز کی لہروں کے جواب میں جیل کرتا ہے۔

ایک ٹیسٹ میں، ٹیم 3D نے الگ تھلگ سور کے گوشت کے پیٹ کے ایک موٹے ٹکڑے کے اندر ایک کارٹونش ہڈی کی شکل پرنٹ کی، الٹراساؤنڈ آسانی سے چربی والی جلد اور بافتوں کی تہوں میں گھس جاتا ہے۔ ٹکنالوجی نے الگ تھلگ سور کے جگر کے اندر شہد کے چھتے کی طرح کی ساخت اور گردوں میں دل کی شکل بھی بنائی۔

ہو سکتا ہے کہ یہ ناگوار لگے، لیکن مقصد زندہ بافتوں کے اندر 3D پرنٹ ایموجیز نہیں ہے۔ بلکہ، ڈاکٹر ایک دن ناگوار سرجری کے متبادل کے طور پر جسم کے اندر تباہ شدہ اعضاء کی براہ راست مرمت کے لیے الٹراساؤنڈ اور سونو انک کا استعمال کر سکتے ہیں۔

تصور کے ثبوت کے طور پر، ٹیم نے بکرے کے الگ تھلگ دل کے ٹوٹے ہوئے علاقے کی مرمت کے لیے سونو انک کا استعمال کیا۔ الٹراساؤنڈ کے چند دھماکوں کے بعد، نتیجے میں پیدا ہونے والا پیچ دل کے اردگرد کے بافتوں کے ساتھ بغیر کسی رکاوٹ کے جیل گیا اور میش ہو گیا، بنیادی طور پر ایک بایو کمپیٹیبل، اسٹریچ ایبل پٹی بن گیا۔

ایک اور ٹیسٹ میں سونو انک کو کیموتھراپی کی دوائی کے ساتھ بھری گئی اور اس کو ایک خراب جگر میں انجکشن لگایا گیا۔ منٹوں کے اندر، سیاہی نے دوا کو زخمی جگہوں پر چھوڑ دیا، جبکہ ارد گرد کے زیادہ تر صحت مند خلیوں کو بچا لیا۔

ٹیکنالوجی کھلی سرجریوں کو کم ناگوار علاج میں تبدیل کرنے کا ایک طریقہ پیش کرتی ہے، لکھا ہے ڈاکٹرز کیلیفورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں Yuxing Yao اور Mikhail Shapiro، جو اس مطالعے میں شامل نہیں تھے۔ اس کا استعمال باڈی مشین انٹرفیس کو پرنٹ کرنے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے جو الٹراساؤنڈ کا جواب دیتے ہیں، دل کی چوٹوں کے لیے لچکدار الیکٹرانکس بناتے ہیں، یا مؤثر طریقے سے کینسر مخالف ادویات کو سرجری کے بعد براہ راست ماخذ تک پہنچاتے ہیں تاکہ مضر اثرات کو محدود کیا جا سکے۔

"ہم ابھی تک اس ٹول کو کلینک میں لانے سے بہت دور ہیں، لیکن ان ٹیسٹوں نے اس ٹیکنالوجی کی صلاحیت کی تصدیق کردی،" نے کہا ژانگ۔ "ہم یہ دیکھ کر بہت پرجوش ہیں کہ یہ یہاں سے کہاں جا سکتا ہے۔"

روشنی سے آواز تک

اس کی استعداد کی بدولت، 3D پرنٹنگ نے بائیو انجینئرز کے تخیل کو اپنی گرفت میں لے لیا ہے جب بات آتی ہے مصنوعی حیاتیاتی حصوں کی تعمیر-مثال کے طور پر، سٹینٹ جان لیوا دل کی بیماری کے لیے۔

عمل عام طور پر تکراری ہوتا ہے۔ ایک انک جیٹ 3D پرنٹر — جو آفس پرنٹر سے ملتا جلتا ہے — ایک پتلی پرت کو اسپرے کرتا ہے اور اسے روشنی سے "علاج" کرتا ہے۔ یہ مائع سیاہی کو مضبوط کرتا ہے اور پھر تہہ در تہہ پرنٹر ایک مکمل ڈھانچہ بناتا ہے۔ اس کے باوجود روشنی صرف بہت سے مواد کی سطح کو روشن کر سکتی ہے، جس سے ایک دھماکے سے مکمل پرنٹ شدہ 3D ڈھانچہ بنانا ناممکن ہو جاتا ہے۔

نیا مطالعہ والیومیٹرک پرنٹنگ کی طرف متوجہ ہوا، جہاں ایک پرنٹر مائع رال کے حجم میں روشنی کو پروجیکٹ کرتا ہے، جس سے رال کو آبجیکٹ کے ڈھانچے میں مضبوط کیا جاتا ہے — اور voilà، آبجیکٹ کو مکمل بنایا جاتا ہے۔

یہ عمل بہت تیز ہے اور روایتی 3D پرنٹنگ کے مقابلے ہموار سطحوں والی اشیاء تیار کرتا ہے۔ لیکن یہ اس حد تک محدود ہے کہ روشنائی اور آس پاس کے مواد سے روشنی کتنی دور تک چمک سکتی ہے — مثال کے طور پر، جلد، عضلات اور دیگر بافتیں۔

یہ وہ جگہ ہے جہاں الٹراساؤنڈ آتا ہے۔ زچگی کی دیکھ بھال کے لیے سب سے زیادہ جانا جاتا ہے، الٹراساؤنڈ کی کم سطح آسانی سے مبہم تہوں میں گھس جاتی ہے — جیسے کہ جلد یا پٹھوں — بغیر کسی نقصان کے۔ فوکسڈ الٹراساؤنڈ کہلاتا ہے، محققین دماغ اور دیگر بافتوں کی نگرانی اور حوصلہ افزائی کے لیے ٹیکنالوجی کی تلاش کر رہے ہیں۔

اس میں خامیاں ہیں۔ مائعات کے ذریعے سفر کرتے وقت آواز کی لہریں دھندلی ہوجاتی ہیں، جو ہمارے جسموں میں بہت زیادہ ہیں۔ 3D پرنٹ ڈھانچے میں استعمال ہونے والی، آواز کی لہریں اصل ڈیزائن کی نفرت پیدا کر سکتی ہیں۔ ایک صوتی 3D پرنٹر بنانے کے لیے، پہلا قدم سیاہی کو دوبارہ ڈیزائن کرنا تھا۔

ایک آواز کا نسخہ

ٹیم نے سب سے پہلے سیاہی کے ڈیزائن کے ساتھ تجربہ کیا جو الٹراساؤنڈ سے ٹھیک ہو جاتے ہیں۔ وہ جس ترکیب کے ساتھ آئے ہیں وہ مالیکیولز کا سوپ ہے۔ کچھ گرم ہونے پر مضبوط ہو جاتے ہیں۔ دوسرے آواز کی لہروں کو جذب کرتے ہیں۔

الٹراساؤنڈ پلس کے چند منٹوں میں سونو انک جیل میں تبدیل ہو جاتا ہے۔

یاو اور شاپیرو نے وضاحت کی کہ یہ عمل خود سے چلنے والا ہے۔ الٹراساؤنڈ ایک کیمیائی رد عمل کو متحرک کرتا ہے جو گرمی پیدا کرتا ہے جو جیل میں جذب ہوتا ہے اور سائیکل کو تیز کرتا ہے۔ چونکہ الٹراساؤنڈ کا ذریعہ ایک روبوٹک بازو کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اس لیے آواز کی لہروں کو ایک ملی میٹر کی ریزولوشن پر مرکوز کرنا ممکن ہے—آپ کے اوسط کریڈٹ کارڈ سے تھوڑا موٹا۔

ٹیم نے متعدد سونو-انک ترکیبوں اور 3D پرنٹ شدہ سادہ ڈھانچے کا تجربہ کیا، جیسے کہ ایک کثیر رنگ کے تھری پیس گیئر اور خون کی نالیوں سے مشابہت والے سیاہ ڈھانچے کی چمک۔ اس سے ٹیم کو سسٹم کی حدود کی چھان بین کرنے اور ممکنہ استعمالات کو دریافت کرنے میں مدد ملی: مثال کے طور پر فلوروسینٹ 3D پرنٹ شدہ امپلانٹ جسم کے اندر ٹریک کرنا آسان ہو سکتا ہے۔

آواز کی کامیابی

اس کے بعد ٹیم نے الگ تھلگ اعضاء کا رخ کیا۔

ایک ٹیسٹ میں، انہوں نے بکرے کے ایک ٹوٹے ہوئے دل میں سونو سیاہی کا ٹیکہ لگایا۔ انسانوں میں اسی طرح کی حالت مہلک خون کے جمنے اور دل کے دورے کا باعث بن سکتی ہے۔ عام علاج اوپن ہارٹ سرجری ہے۔

یہاں، ٹیم نے خون کی نالیوں کے ذریعے براہ راست بکری کے دل میں سونو سیاہی ڈالی۔ عین مطابق توجہ مرکوز الٹراساؤنڈ کے ساتھ سیاہی کو نقصان پہنچانے والے علاقے کی حفاظت کے لیے جیل کیا جاتا ہے—پڑوسی حصوں کو نقصان پہنچائے بغیر — اور دل کے اپنے ٹشوز سے منسلک ہوتا ہے۔

مصنفین نے لکھا کہ ایک اور ٹیسٹ میں، انہوں نے سیاہی کو چکن کی ٹانگ کی ہڈی کے فریکچر میں انجکشن لگایا اور ہڈی کو "مقامی حصوں سے بغیر کسی رکاوٹ کے جوڑ کر" دوبارہ بنایا۔

تیسرے ٹیسٹ میں، انہوں نے doxorubicin، جو اکثر چھاتی کے کینسر میں استعمال ہونے والی کیموتھراپی کی دوا ہے، کو سونو انک میں ملایا اور اسے سور کے جگر کے خراب حصوں میں انجکشن لگایا۔ الٹراساؤنڈ کے دھماکوں کے ساتھ، سیاہی تباہ شدہ علاقوں میں پہنچ گئی اور اگلے ہفتے میں آہستہ آہستہ دوا کو جگر میں چھوڑ دیا۔ ٹیم کا خیال ہے کہ یہ طریقہ ٹیومر کے جراحی سے ہٹانے کے بعد کینسر کے علاج کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتا ہے، انہوں نے وضاحت کی۔

نظام صرف ایک آغاز ہے۔ سونو انک کا ابھی تک زندہ جسم کے اندر تجربہ نہیں کیا گیا ہے، اور یہ زہریلے اثرات کو متحرک کر سکتا ہے۔ اور جب کہ الٹراساؤنڈ عام طور پر محفوظ ہوتا ہے، محرک صوتی لہر کے دباؤ اور حرارت کے ؤتکوں کو انتہائی ذائقہ دار 158 ڈگری فارن ہائیٹ تک بڑھا سکتا ہے۔ Yao اور Shapiro کے لیے، یہ چیلنجز ٹیکنالوجی کی رہنمائی کر سکتے ہیں۔

نرم 3D مواد کو تیزی سے پرنٹ کرنے کی صلاحیت نئے باڈی مشین انٹرفیس کا دروازہ کھولتی ہے۔ ایمبیڈڈ الیکٹرانکس کے ساتھ اعضاء کے پیچ دائمی دل کی بیماری والے لوگوں کی طویل مدتی دیکھ بھال میں مدد کرسکتے ہیں۔ الٹراساؤنڈ ناگوار سرجری کے بغیر جسم کے گہرے حصوں میں بافتوں کی تخلیق نو کو بھی فروغ دے سکتا ہے۔

بایومیڈیکل ایپلی کیشنز کو ایک طرف رکھتے ہوئے، سونو انک ہمارے اندر ایک چمک پیدا کر سکتی ہے۔ روزمرہ کی دنیا. مثال کے طور پر 3D پرنٹ شدہ جوتے پہلے ہی مارکیٹ میں داخل ہو چکے ہیں۔ یہ ممکن ہے کہ "مستقبل کے چلنے والے جوتوں کو اسی صوتی طریقہ سے پرنٹ کیا جا سکتا ہے جو ہڈیوں کی مرمت کرتا ہے،" یاو اور شاپیرو نے لکھا۔

تصویری کریڈٹ: ایلکس سانچیز، ڈیوک یونیورسٹی؛ جنجی یاو، ڈیوک یونیورسٹی؛ وائی شریک ژانگ، ہارورڈ میڈیکل سکول