Apa yang tidak boleh dibina oleh pencetak 3D? Bilangan jawapan yang mungkin untuk soalan ini telah menyusut secara eksponen dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kerana mesin berteknologi tinggi terus menghasilkan objek padat selepas objek dari reka bentuk komputer.
Beberapa bulan lepas sahaja menyaksikan banyak produk baru dan prototaip yang merangkumi pelbagai industri, dari kelab bola sepak dan pen kepada bahagian roket dan senjata roket. Bulan lalu, teknologi ini membantu menggantikan 75 peratus tengkorak yang rosak, dan minggu ini ia memulihkan wajah seorang lelaki selepas dia kalah separuh daripada itu kepada kanser empat tahun yang lalu.
Hari ini, kajian baru mencadangkan bahan bercetak 3D dapat meniru tingkah laku sel dalam tisu manusia pada suatu hari. Pelajar siswazah Gabriel Villar dan rakan-rakannya di University of Oxford membangunkan pepejal kecil yang berkelakuan sebagai tisu biologi. Bahan halus secara fizikal menyerupai otak dan tisu lemak, dan mempunyai konsistensi getah lembut.
Untuk mencipta bahan ini, mesin pencetak 3D direka khas mengikuti gambar rajah diprogramkan komputer dan mengeluarkan puluhan ribu tetesan individu mengikut rangkaian tiga dimensi yang ditentukan. Seperti yang dilihat dalam video di atas, muncungnya bergerak di pelbagai sudut untuk menubuhkan kedudukan setiap manik kecil. Setiap tetesan seberat kira-kira satu picoliter-iaitu satu trilion liter satu unit yang digunakan untuk mengukur saiz titisan pencetak inkjet, yang teknologi muncungnya berfungsi dengan cara yang sama untuk menyatukan titik kecil cecair ke dalam imej dan kata-kata yang lengkap di atas kertas.
Titisan cecair biokimia yang terkandung dalam sel-sel tisu. Dilapisi dalam lipid-lemak dan minyak- kompartemen berair kecil yang tersekat bersama-sama, membentuk bentuk yang kohesif dan menyokong diri, dengan setiap manik dipisahkan oleh satu membran nipis yang sama dengan lipid bilayers yang melindungi sel-sel kita.
Beberapa rangkaian titisan bercetak 3D. Gambar ihsan Gabriel Villar, Alexander D. Graham dan Hagan Bayley (University of Oxford)
Bentuk-bentuk bentuk titisan yang dicetak kekal stabil selama beberapa minggu. Jika penyelidik mengguncang sedikit bahan, titisan boleh menjadi pelarian, tetapi hanya untuk sementara waktu. Tisu kejuruteraan dengan cepat tumbuh semula ke dalam bentuk aslinya, tahap keanjalan yang dikatakan para penyelidik adalah setanding dengan sel tisu lembut pada manusia. The latticework yang rumit dari bilayers lipid rangkaian muncul untuk memegang "sel" bersama-sama.
Dalam sesetengah rangkaian titisan, pencetak 3D membina pori-pori ke membran lipid. Lubang-lubang itu meniru saluran protein di dalam halangan yang melindungi sel-sel yang sebenarnya, menyaring molekul penting untuk fungsi sel dalam dan keluar. Para penyelidik menyuntik ke dalam liang sejenis molekul yang penting untuk komunikasi sel-ke-sel, yang menyampaikan isyarat kepada sel-sel yang banyak supaya mereka berfungsi bersama sebagai satu kumpulan. Walaupun bahan cetak 3D tidak dapat meniru bagaimana sel-sel membiak isyarat, para penyelidik mengatakan pergerakan molekul melalui laluan yang ditentukan menyerupai komunikasi elektrik neuron dalam tisu otak
Air mudah meresap membran rangkaian, walaupun liang-liang tidak dibina ke dalam strukturnya. Titisan itu membengkak dan menyusut oleh proses osmosis, cuba untuk mewujudkan keseimbangan antara jumlah air yang terkandung dan jumlah sekitar mereka di luar. Pergerakan air sudah cukup untuk mengangkat titisan terhadap graviti, menarik dan melipatnya, meniru aktiviti seperti otot dalam tisu manusia.
Para penyelidik berharap bahawa rangkaian titisan ini boleh diprogramkan untuk melepaskan ubat mengikut isyarat fisiologi. Sel-sel bercetak boleh suatu hari nanti disepadukan ke dalam tisu yang rosak atau tidak, menyediakan perancah tambahan atau malah menggantikan sel yang tidak berfungsi, mungkin juga menggantikan beberapa 1.5 juta pemindahan tisu yang berlaku di Amerika Syarikat setiap tahun. Potensi ini seolah-olah paling hebat untuk pemindahan tisu otak, kerana jurutera perubatan kini sedang berusaha untuk mengembangkan sel-sel otak di makmal untuk merawat penyakit-penyakit progresif seperti penyakit Huntington, yang perlahan memusnahkan sel-sel saraf.
Sama ada ia tumbuh tisu manusia atau seluruh telinga, teknologi percetakan 3D sedang bening dalam bidang perubatan, dan para penyelidik yang tidak banyak pasti akan melompat pada kereta muzik pada tahun-tahun mendatang.
