Una vittima di un trauma viene trasportata in un pronto soccorso, la sua coscia incrostata di bende intrise di sangue.

I medici lavorano rapidamente per valutare la ferita, un grande, lacerazione profonda; numerosi punti di foratura; carne mancante; osso rotto. Sicuramente un morso, molto probabilmente da uno squalo come riferito dai paramedici che hanno trasportato il giovane surfista dalla spiaggia.

Un'infermiera risponde con uno scanner specializzato progettato per mappare la ferita, generazione di modelli digitali del muscolo mancante, osso, capillari, tendine e pelle. Inoltra le scansioni al laboratorio di biostampa 3D dell'ospedale e, mentre il surfista è pronto per l'intervento, un tecnico genera il tessuto che verrà utilizzato per chiudere la ferita.

Mentre la fantascienza oggi, I ricercatori dell'Università del Nebraska-Lincoln, tra cui Ali Tamayol e Prahalada Rao, stanno cercando di trasformare questo scenario in realtà.

"Oggi, se perdi una gamba, frantumare un ginocchio o rompere un osso, possiamo stampare impianti sostitutivi personalizzati, " disse Rao, professore assistente di ingegneria meccanica e dei materiali. "Ma, sostituire il tessuto funzionale attorno a quelle strutture è ancora qualcosa che accade solo in Star Trek.

"Penso che sia un processo realizzabile. Ci vorrà solo tempo".

Rao e Tamayol stanno affrontando il problema da diverse angolazioni.

Rao, un recente vincitore di un premio alla CARRIERA della National Science Foundation, sta lavorando per perfezionare il processo di stampa 3D. Si concentra sulla creazione di nuovi metodi di stampa 3D che generano parti impeccabili, dalle ginocchia sostitutive alle turbine degli aeroplani, ogni volta.

Tamayol, un assistente professore di ingegneria meccanica e dei materiali, sta cercando modi per creare bio-inchiostri, miscele di cellule e gel stampate in 3D che possono essere utilizzate per creare impianti di tessuti rigenerativi.

Lavorando con i ricercatori del MIT e del Massachusetts General Hospital, Tamayol faceva parte di un team che ha recentemente dimostrato come il bio-inchiostro infuso con plasma ricco di piastrine può accelerare la guarigione di piccoli graffi.

"L'obiettivo finale è generare tessuto funzionale che possa essere impiantato per sostituire o riparare i tessuti danneggiati, "ha detto Tamayol. "Mentre abbiamo mostrato alcuni progressi, dobbiamo ancora affrontare una serie di ostacoli biologici nel campo dell'ingegneria dei tessuti".

Molti ostacoli si concentrano sulla creazione delle funzioni necessarie all'interno del tessuto stesso, dallo stabilire il flusso di ossigeno e sostanze nutritive attraverso capillari microscopici al collegamento dei nervi che consentono alla fibra muscolare di rispondere. Più, la creazione del tessuto sostitutivo deve essere completata rapidamente poiché muore in meno di 30 minuti a meno che non venga stabilito il flusso sanguigno.

E, mentre il loro lavoro può portare a processi in grado di creare tessuti sostitutivi in ​​modo rapido e affidabile, resta la questione del rigetto da parte dell'ente.

"Lo sviluppo di tecniche per fermare la risposta immunitaria al nuovo materiale biologico introdotto nel corpo è fondamentale mentre avanziamo, " Ha detto Tamayol. "Dobbiamo anche esaminare i fattori biologici che possono coinvolgere le cellule del corpo ospite per rigenerare i tessuti".

Una possibile soluzione per ridurre la risposta immunitaria è mescolare le cellule e le piastrine di un paziente in bio-inchiostri, un processo che ha mostrato risultati promettenti nel recente studio di Tamayol.

Sulla base del ritmo di avanzamento all'interno del settore, Tamayol e Rao stimano che i tessuti sostitutivi ingegnerizzati diventeranno una realtà entro il prossimo decennio.

La ricerca guidata da Husker nella stampa 3D è supportata dalla Nebraska Engineering Additive Technology, o NEAT, Laboratori. Lo spazio, situato nello Scott Engineering Center, dispone di quattro stampanti all'avanguardia che possono aggiungere o sottrarre una varietà di materiali. Nebraska Engineering ha anche una stampante bio all'avanguardia e una seconda sarà online entro la fine dell'anno.

"Dieci anni fa, non c'era modo di stampare un motore. L'anno scorso, Space X ha rilasciato il SuperDraco, un motore a razzo stampato in 3D, " Rao ha detto. "L'innovazione in questo campo si sta muovendo molto rapidamente. E, attraverso investimenti effettuati in attrezzature e nuove partnership formate con l'industria e i colleghi di tutto il mondo, Il Nebraska è pronto per essere un leader nel futuro della stampa 3D".