Ett traumaoffer körs in på en akutmottagning, hans lår kakade med bloddränkta bandage.

Läkare arbetar snabbt för att bedöma såret – ett stort, djup skärsår; många punkteringspunkter; kött saknas; ben brutet. Definitivt en bit, troligen från en haj enligt rapporter från ambulanspersonalen som transporterade den unge surfaren från stranden.

En sjuksköterska svarar med en specialiserad skanner som är utformad för att kartlägga såret, generera digitala modeller av den saknade muskeln, ben, kapillärer, senor och hud. Hon vidarebefordrar skanningarna till sjukhusets 3D-bioutskriftslabb och – när surfaren är förberedd för operation – genererar en tekniker vävnaden som ska användas för att stänga såret.

Medan science fiction idag, University of Nebraska–Lincoln forskare – inklusive Ali Tamayol och Prahalada Rao – strävar efter att göra detta scenario till verklighet.

"I dag, om du tappar ett ben, krossa ett knä eller bryta ett ben, vi kan skriva ut anpassade ersättningsimplantat, sa Rao, biträdande professor i maskin- och materialteknik. "Men, att ersätta funktionell vävnad runt de strukturerna är fortfarande något som bara händer på Star Trek.

"Jag tror att det är en genomförbar process. Det kommer bara att ta tid."

Rao och Tamayol närmar sig problemet från olika vinklar.

Rao, en nyligen vinnare av en National Science Foundation CAREER-pris, arbetar med att fullända 3D-utskriftsprocessen. Han är fokuserad på att skapa nya 3D-utskriftsmetoder som genererar felfria delar – från ersättningsknän till flygplansturbiner – varje gång.

Tamayol, en biträdande professor i maskin- och materialteknik, forskar om sätt att tillverka biobläck – 3-D-tryckta blandningar av celler och gel som kan användas för att skapa regenerativa vävnadsimplantat.

Arbetar med forskare vid MIT och Massachusetts General Hospital, Tamayol var en del av ett team som nyligen visade hur biobläck infunderat med blodplättsrik plasma kan påskynda läkning av små repor.

"Det slutliga målet är att generera funktionell vävnad som kan implanteras för att ersätta eller reparera skadade vävnader, ", sade Tamayol. "Medan vi har visat vissa framsteg, vi står fortfarande inför ett antal biologiska hinder inom vävnadsteknik."

Många hinder fokuserar på att skapa nödvändiga funktioner i själva vävnaden – från att etablera flödet av syre och näringsämnen genom mikroskopiska kapillärer till att länka ihop nerver som låter muskelfibrer reagera. Plus, skapandet av ersättningsvävnad måste slutföras snabbt eftersom den dör på mindre än 30 minuter om inte blodflödet har etablerats.

Och, medan deras arbete kan leda till processer som snabbt och tillförlitligt kan skapa ersättningsvävnader, det återstår frågan om avvisning av kroppen.

"Att utveckla tekniker för att stoppa immunsvaret på nytt biologiskt material som introduceras i kroppen är nyckeln när vi går framåt, Tamayol sa. "Vi måste också undersöka biologiska faktorer som kan engagera celler från värdkroppen för att regenerera vävnad."

En möjlig lösning för att minska immunsvaret är att blanda en patients egna celler och blodplättar till biobläck - en process som visade sig lovande i Tamayols senaste studie.

Baserat på utvecklingstakten inom branschen, Tamayol och Rao uppskattar att konstruerade ersättningsvävnader kommer att bli verklighet inom det kommande decenniet.

Husker-ledd forskning inom 3D-utskrift stöds av Nebraska Engineering Additive Technology, eller NEAT, Labs. Utrymmet, beläget i Scott Engineering Center, har fyra banbrytande skrivare som kan lägga till eller subtrahera en mängd olika material. Nebraska Engineering har också en toppmodern bioskrivare med en andra som kommer online senare i år.

"Tio år sedan, det fanns inget sätt vi kunde skriva ut en motor. Förra året, Space X släppte SuperDraco, en 3-D-tryckt raketmotor, " Rao sa. "Innovation inom detta område går mycket snabbt. Och, genom investeringar i utrustning och nya partnerskap som bildats med industri och kollegor runt om i världen, Nebraska är redo att bli en ledare i framtiden för 3-D-utskrift."