Naukowcy z University of Minnesota tworzą realistyczny model gruczołu krokowego. Realistyczny – nie tylko pod względem anatomicznym, ale i pod względem statycznych i dynamicznych właściwości mechanicznych, właściwości optycznych, czy faktury. Co więcej, sztuczny organ wyposażony jest w czujniki określające siłę nacisku. A wszystko to za zasługą druku 3D.
Jedną z metod leczenia złośliwych nowotworów prostaty, jeśli tylko choroba nie jest w zbyt zaawansowanym stadium, jest operacyjne wycięcie gruczołu razem z guzem. Często też wycina się i zmiany łagodne, które powiększając swoje rozmiary uciskają cewkę moczową uniemożliwiając oddawanie moczu. Tego typu zabiegi są trudne w wykonaniu ze względu na anatomiczne położenie prostaty: przebiega przez jej środek męska cewka moczowa, w sąsiedztwie znajdują się też naczynia i nerwy. Granica między całkowitą resekcją guza a naruszeniem zdrowych tkanek jest trudna do odnalezienia. Stąd też i powikłania związane z uszkodzeniami naczyń, nerwów i cewki moczowej, takie jak problemy z erekcją czy oddawaniem moczu.
Zapobiegać im, w pewnym stopniu, może lepsze planowanie operacji. Do tego celu nieoceniony jest odpowiedni model narządu – właśnie taki, jak ten opracowany w University of Minnesota. Ma odpowiednią twardość i sprężystość a sieć sensorów reaguje na nacisk, cięcie i szycie tak, jak prawdziwa tkanka. Umożliwia więc przeprowadzenie próbnej operacji, pozwalając operatorowi na przećwiczenie i przetestowanie siły, z jaką naciska narzędziami na tkanki podczas operacji. Dzięki temu maleje ryzyko przypadkowego uszkodzenia sąsiednich struktur.
W swojej pracy naukowej opublikowanej w grudniowym wydaniu Advanced Materials Technologies badacze skupiają się na doborze materiałów idealnie odwzorowujących właściwości mechaniczne i optyczne narządu oraz stworzeniu zintegrowanych miękkich czujników reagujących na nacisk. Po serii testów, najlepsza pod względem twardości i sprężystości, a nawet wrażeń dotykowych i zdolności odbijania światła (to ostatnie jest szczególnie ważne w technikach endoskopowych), okazała się być mieszanka materiałów na bazie silikonu. Z mieszanki tej, na autorskiej drukarce 3D, powstał model prostaty. Zintegrowane czujniki wykonane zostały z hydrożelu na bazie poliakrylamidu oraz dielektrycznego elastomeru na bazie silikonu. Rejestrują dane o sile nacisku, a komputer prezentuje chirurgowi w czasie rzeczywistym z jaką siłą działa na tkanki w czasie próbnej operacji.
Korzyści z takich wciąż ulepszanych modeli są w sumie dość oczywiste. Możliwe będzie nie tylko efektywniejsze szkolenie młodych lekarzy w trakcie specjalizacji, ale i planowanie bardziej skomplikowanych operacji przez wydrukowanie w 3D modelu gruczołu krokowego danego pacjenta na podstawie badań obrazowych, np. MRI. Planowana jest też kontynuacja badań, tym razem z innymi narządami, jak nerka.
