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Wissenschaftler nutzen Ultraschall für den 3D-Druck im Inneren des menschlichen Körpers

Wissenschaftler nutzen Ultraschall für den 3D-Druck im Inneren des menschlichen Körpers

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Eine innovative Technologie wird es Ärzten ermöglichen, mithilfe von Ultraschall 3D-Drucke im menschlichen Körper anzufertigen, Teile von Organen und Strukturen herzustellen und Medikamente ohne chirurgischen Eingriff zu verabreichen. Die neue Technologie ist effizienter als die vorherige Methode, die auf Licht beruhte. Sie verwendet schallempfindliche eingespritzte Tinten und wird als Deep Penetration Volumetric Acoustic Printing (DVAP) bezeichnet.

Ultraschall dringt mehr als 100-mal tiefer in das menschliche Körpergewebe ein und ist dennoch in der Lage, die räumliche Auflösung beizubehalten. Dies ist dem thermoakustischen Effekt zu verdanken, bei dem Schallwellen absorbiert werden und die Temperatur steigt. Dadurch wird die in den Patienten eingebrachte Tinte gestärkt und die für den 3D-Druck benötigten Strukturen entstehen.

So drucken Sie mit Ultraschall

Grundlage dieser Technologie ist eine spezielle Art von Tinte namens Sonotint, die aus Hydrogelen, Mikropartikeln und Molekülen besteht, die mit Ultraschall interagieren. Die viskose Flüssigkeit lässt sich leicht in Ziele am Körper injizieren, und über eine Ultraschall-Drucksonde werden Wellen auf die Tinte ausgeübt, wodurch ihre Moleküle zusammenkleben und sich zu komplexen Strukturen verfestigen, die von Gerüsten, die Knochen imitieren, bis hin zu Blasen reichen. Passend für Mitglieder.

Ultraschall, der üblicherweise in Bildgebungstests verwendet wird, kann verwendet werden, um Materialien für den 3D-Druck zu aktivieren, indem eine spezielle Tinte in den menschlichen Körper injiziert wird (Bild: Twenty20photos/Envato)

Nach dem Eingriff kann die restliche Farbe mit einer Spritze entfernt werden. Das Material ist vielseitig und seine Zusammensetzung kann für mehr oder weniger Haltbarkeit, Abbaubarkeit und sogar verschiedene Farben angepasst werden. Die Leistungsfähigkeit der DVAP-Technologie wurde durch drei verschiedene Tests demonstriert.

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Im ersten Test wurde Sonotint verwendet, um einen Teil des Herzens einer Ziege zu verschließen, was normalerweise eine Operation am offenen Brustkorb erfordern würde. Durch die Durchdringung von 12 mm Gewebe haftete die Beschichtung am Herzgewebe, ohne Schäden zu verursachen, und das flexible Material unterstützte erfolgreich den Herzschlag des Tieres.

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Im zweiten Test wurden die Wiederaufbau- und Regenerationsfähigkeiten demonstriert, indem das Material in das Bein eines defekten Huhns injiziert wurde und sich durch 10 mm Haut und Muskeln am Knochen festsetzte, ohne das umliegende Gewebe zu beschädigen. Im neuesten Test wurde ein übliches Chemotherapeutikum in die Leber injiziert, wo ausgehärtete Hydrogele das Medikament langsam freisetzten.

Auch wenn sie noch lange nicht in Krankenhäusern angekommen ist, birgt diese Technologie ein großes Potenzial für Operationen und Behandlungen, die normalerweise invasiv und zerstörerisch für den menschlichen Körper sind.

Quelle: Wissenschaften, Duke Pratt School of Engineering