Американские ученые разработали технологию трехмерной печати биосовместимых микромеханизмов из гидрогелей. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.

В настоящее время существуют имплантаты различной сложности. При этом если более простые из них, например системы автоматического высвобождения лекарств, могут без ограничений устанавливаться пациентам, электронные имплантаты обладают лишь частичной биосовместимостью. Так, они могут быть оснащены несовместимыми с живой тканью элементами питания.

Новые микромеханизмы являются полностью биосовместимыми. Для их печати ученые из Колумбийского университета использовали одобренные Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) гидрогели на основе полиэтиленгликоля: более твердый PEG-400 — для корпуса и шестерней и эластичный PEG-10k — для креплений самих шестеренок.

В материал для ведущей шестерни авторы добавили частицы магнитного железа. Это позволило вращать ведущую шестерню с помощью магнита. В результате исследователи сконструировали мальтийский механизм с внешним зацеплением, реализующий прерывистое движение. Печать осуществлялась на предметном стекле посредством специального экструдера с микромембраной.

Микромеханизм испытывался на мыши, которой трансплантировали клетки человеческой остеосаркомы. Устройство, в каждом из шести секторов которого содержались небольшие дозы доксорубицина, имплантировалось непосредственно в опухоль. Результаты показали, что локальная доставка препарата имплантатом обладает лучшим эффектом, чем традиционные инъекции.

По словам ученых, одно из преимуществ технологии в том, что механизм не требует извлечения после использования, поскольку полностью растворяется в организме за 30 дней. Изменение состава гидрогелей, в свою очередь, позволяет контролировать механические свойства конструкции. Благодаря этому можно создавать, например, надежные вращающиеся или сгибающиеся механизмы.

Демонстрация устройства. / © Columbia University Medical Center