Ett team som leds av UCLA Samueli har utvecklat en speciellt anpassad 3D-skrivare för att bygga terapeutiska biomaterial från flera material. Framsteg kan vara ett steg mot on-demand-utskrift av komplexa konstgjorda vävnader för användning vid transplantationer och andra operationer.

"Vävnader är underbart komplexa strukturer, så att konstruera konstgjorda versioner av dem som fungerar korrekt, vi måste återskapa deras komplexitet, sa Ali Khademhosseini, som ledde studien och är UCLA:s Levi James Knight, Jr., Professor i teknik vid UCLA Samueli School of Engineering. "Vårt nya tillvägagångssätt erbjuder ett sätt att bygga komplexa biokompatibla strukturer gjorda av olika material."

Studien publicerades i Avancerade material .

Tekniken använder en ljusbaserad process som kallas stereolitografi, och den drar fördel av en anpassad 3D-skrivare designad av Khademhosseini som har två nyckelkomponenter. Det första är ett specialbyggt mikrofluidchip – ett litet, platt plattform liknande storleken på ett datorchip - med flera inlopp som var och en "skriver ut" ett annat material. Den andra komponenten är en digital mikrospegel, en samling av mer än en miljon små speglar som var och en rör sig oberoende av varandra.

Forskarna använde olika typer av hydrogeler - material som, efter att ha passerat genom skrivaren, bildar ställningar för vävnad att växa in i. Mikrospeglarna riktar ljus mot tryckytan, och de upplysta områdena indikerar konturerna av 3D-objektet som skrivs ut. Ljuset utlöser också molekylära bindningar att bildas i materialen, vilket gör att gelerna stelnar till fast material. När 3D-objektet skrivs ut, spegelmatrisen ändrar ljusmönstret för att indikera formen på varje nytt lager.

Processen är den första som använder flera material för automatiserad stereolitografisk biotryck - ett framsteg jämfört med konventionell stereolitografisk biotryckning, som bara använder en typ av material. Medan demonstrationsenheten använde fyra typer av biobläck, studiens författare skriver att processen kunde rymma så många bläck som behövs.

Forskarna använde först processen för att göra enkla former, som pyramider. Sedan, de gjorde komplexa 3D-strukturer som efterliknade delar av muskelvävnad och muskel-skelett bindväv. De tryckte också former som efterliknade tumörer med nätverk av blodkärl, som kan användas som biologiska modeller för att studera cancer. De testade de tryckta strukturerna genom att implantera dem i råttor. Strukturerna förkastades inte.