Прорыв в 3D-печати: материал для создания живых органов

Группа ученых представила инновационный материал для 3D-печати, способный воспроизводить свойства живых тканей. Разработка открывает перспективы для создания искусственных органов, нейронных компьютеров и применения в промышленных технологиях. Об этом свидетельствуют результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Materials.

Принцип работы материала JIBEs

Новый материал, получивший название JIBEs (Jammed Interconnected Bilayer Emulsions), функционирует как избирательно проницаемая мембрана, имитируя клеточную структуру человеческого организма. Для достижения высокой скорости и масштабируемости процесса производства ученые использовали метод простого смешивания и центрифугирования. Процесс включает смешивание двух масел с различной растворимостью для формирования микроскопических капель воды. Затем миллиарды таких капель плотно сжимаются между собой посредством центрифуги, соединяясь тонкими мембранами и образуя плотную сеть. Создание больших объемов материала занимает всего несколько минут. Каждая капля остается покрытой ультратонкой оболочкой, что точно воспроизводит объединение живых клеток во внутренних органах. Напечатанная таким способом ткань имитирует способность человеческой ткани сортировать и фильтровать молекулы.

Области применения

Гибкая биосовместимая структура материала JIBEs позволяет использовать его в различных сферах. В медицине и мягкой робототехнике JIBEs применяется для выращивания имплантатов человеческих органов, а также для создания безопасных хирургических или спасательных роботов. Встраивание специализированных белков позволяет материалу проводить ионные токи, что открывает путь к созданию нейронных компьютеров, имитирующих работу человеческого мозга. Кроме того, специальные модификации материала способны выборочно фильтровать вещества, что может использоваться для извлечения лития и редкоземельных элементов, а также для очистки промышленных сточных вод от аммония.

Доступность и патентование технологии

Производственный процесс не требует стерильных лабораторных условий или дорогостоящего лазерного оборудования. Ученые уверены, что технология может быть реализована в любой лаборатории, располагающей базовым оборудованием. Исследователи Аида Фика и Маниш Кумар уже запатентовали эту методику. В настоящее время ведется работа по созданию технологий добычи лития в сотрудничестве с Агентством передовых исследовательских проектов в сфере энергетики Министерства энергетики США (ARPA-E).