Гідрогелеві імпланти вперше надрукували всередині організму за допомогою ультразвуку

Біоінженери вперше надрукували імпланти з гідрогелю всередині живого організму без необхідності проводити операцію для введення такого імпланту. Для цього науковці ввели тваринам чорнило зі здатними полімеризуватися речовинами, а потім обробили потрібну ділянку ультразвуком, який посприяв утворенню гідрогелю. Він може знайти застосування для доставлення ліків і лікування глибоких ран. Дослідження опублікували в журналі Science.

Схема того, як ультразвук сприяє друку гідрогелевого імпланту всередині організму миші. Davoodi et al. / Science, 2025

Як науковці використали надрукований гідрогель?

Хоча здатні збиратися в організмі гідрогелі існували й раніше, але досі їх змушували полімеризуватися за допомогою інфрачервоного світла, яке може проникати лише під шкіру. Щоб зібрати імплант глибше в тілі, науковці розробили гідрогель, захищений оболонкою з ліпідів, яка руйнується за температури 41,7 градуса Цельсія. Оскільки це вище за температуру тіла, то гідрогель не полімеризується самостійно. Натомість науковці обробили потрібну їм ділянку ультразвуком, який зруйнував захисну оболонку частинок гідрогелю та запустив полімеризацію імпланту.

Гідрогелеві імпланти, які вдалося надрукувати за допомогою нової технології. Davoodi et al. / Science, 2025

Контролюючи те, в які ділянки вони прикладали ультразвук, науковцям вдалося надрукувати імпланти різної форми. Дослідники ввели свій гідрогель у сечовий міхур мишам із його пухлиною й у м’язи кролів на глибину до чотирьох сантиметрів. Їм вдалося надрукувати імплант потрібної форми всередині організму, що свідчить про можливість використання таких імплантів у медичних цілях. При цьому надлишок чорнила виводився з організму, не спричиняючи побічних токсичних ефектів.

Крім того, науковці ввели у культуру тканин раку сечового міхура гідрогель із протираковим препаратом доксорубіцином. Так вдалося затримати біля пухлини більше препарату, ніж після звичайної ін’єкції. Тож гідрогель зможуть використовувати й для доставлення ліків від раку, особливо таких, що спричиняють побічні ефекти під час введення через кров, як доксорубіцин. У майбутньому науковці планують також додати до гідрогелю стовбурові клітини й фактори росту, щоб випробувати його для загоєння ран і пошкоджень органів.

Чим гідрогелі корисні в медицині

❤️‍🩹 Науковці створили також еластичний гідрогель, здатний заліковувати пошкодження серця та інших м’яких органів, одночасно зупиняючи кровотечу.

🧠 В’язкий гідрогель, який може замінити хірургічні шви під час операцій на спинному та головному мозку, дослідники вже випробували на тваринах і зразках людської нервової системи.

⚡️ Гідрогель також може бути біосенсором або кардіостимулятором, якщо до нього додати здатні проводити струм частинки, — такий пристрій випробували на рибах і курячих ембріонах.