Illinois Chicago Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, tıpkı vücuttaki dokuların yaptığı gibi, zamanla şekil değiştirebilen 3D baskılı hücre yüklü biyomürekkep yapıları oluşturmak için bir yöntem geliştirdiler. Bazıları UV ışığına duyarlı olan baskılı hidrojellere çapraz bağlayıcı moleküllerin dahil edilmesi, yapıların baskıdan sonra şekil değişikliklerine uğramasına izin veriyor. Teknik, bilim insanlarının kemik veya kıkırdak gibi dış uyaranlara yanıt olarak veya iyileşme - gelişme sırasında şekil değişikliklerine uğrayan dokuların gelişimini modellemesine yardımcı olabilir. UIC araştırmacıları, tekniği zaman içinde morfolojik değişikliklerle temsil edilen dördüncü boyutla “4D baskı” olarak adlandırdılar.
3D baskı, doku mühendisliğindeki araştırmacıların en çılgın fantezilerinin kilidini açarak, biyouyumlu bir mürekkep ve kapsüllenmiş hücrelerden oluşan karmaşık şekiller basmalarına izin verdi. Teknik, dokular ve hatta organlar için ikameler yaratma konusunda büyük umut vaat ediyor, ancak bu noktaya gelmeden önce yapılacak çok iş var. Bu son gelişme, araştırmacıların daha sonra önceden programlanmış şekil değişikliklerinden geçen 3D şekiller oluşturmasına olanak tanıyor.
Bunlar, zaman içinde veya talep üzerine otomatik olarak gerçekleşecek şekilde tasarlanabiliyor ve yapıyı moleküler düzeyde birbirine bağlayan ve tahmin edilebilir şekil değişiklikleriyle sonuçlanan çapraz bağlayıcı moleküllerin gradyanlarının dikkatli bir şekilde dahil edilmesini içeriyor. Biyomürekkep, birbirine sıkıca paketlenmiş pul şeklindeki mikrojellerden oluşuyor ve araştırmacılar ayrıca canlı hücreleri ve ışığa duyarlı çapraz bağlama moleküllerini basılı yapılara dahil etti.
Araştırmaya katılan Eben Alsberg belirtiyor: “Bu bioink sistemi, zaman içinde daha önce mümkün olandan daha karmaşık mimari değişiklikler elde edebilen biyo-yapıları basma fırsatı sunuyor. Önceden programlanabilir ve kontrol edilebilir şekil değiştirmeye sahip bu hücre açısından zengin yapılar, vücudun doğal gelişim süreçlerini daha iyi taklit etmeyi vaat ediyor ve böylece bilim insanlarının doku morfogenezi hakkında daha doğru çalışmalar yürütmelerine ve doku mühendisliğinde daha büyük ilerlemeler elde etmelerine de yardımcı olabilir.”
Basılı yapıların şekil değiştirme performansı, vücudumuzdaki şekil değiştiren dokuları daha iyi taklit etmek isteyen araştırmacılar için faydalı olabilir. Örneğin kemik, fiziksel uyaranlara yanıt olarak kendisini yeniden şekillendirme konusunda kayda değer bir kapasiteye sahip, ancak bugüne kadar bunu taklit eden şekil değiştiren bir biyomateryal mevcut değildi.