Een slimme capsule die automatisch opengaat en zich als een pleister in de darm hecht om de genezing van zweren te bevorderen. Het apparaat is een van de meest veelbelovende resultaten van onderzoek aan de afdeling Informatica van de Universiteit van Pisa, waar nieuwe toepassingen van 4D-printen voor de toekomstige geneeskunde worden onderzocht. 4D-printen is een technologie waarmee driedimensionale structuren kunnen worden gecreëerd die in de loop van de tijd kunnen veranderen onder invloed van vooraf gedefinieerde stimuli, zoals hydratatie of temperatuur. Tijd wordt zo in feite de vierde dimensie. In het geval van de capsule ontwierpen de onderzoekers een zelfontvouwende 3D-geprinte structuur van zijde en gelatine, biocompatibele materialen die na inname uitzetten door het absorberen van darmvocht, waardoor het apparaat van een kleine cilinder verandert in een plat vel dat zich aan beschadigd weefsel kan hechten. “Op deze manier,” legt Carmelo De Maria, hoogleraar bio-ingenieurkunde aan de Universiteit van Pisa, uit, “kan de capsule een groter gebied van het bloedende darmslijmvlies bedekken en de regeneratie ervan bevorderen. De uiteindelijke vorm wordt bereikt dankzij een specifieke ruimtelijke ordening van de materialen, waardoor de structuur op een gecontroleerde manier kan reageren op de interne omgeving van het lichaam.”
De capsule is ook uitgerust met een kleine antenne, eveneens 3D-geprint en biocompatibel, die na inname zijn aanwezigheid in het lichaam kan signaleren. Zodra de structuur de zweer bereikt en zich ontvouwt, maakt hij communicatie met de buitenwereld mogelijk totdat hij afbreekt. Anders wordt hij op regelmatige wijze uitgescheiden. De capsule maakt deel uit van een onderzoekslijn die gericht is op de ontwikkeling van minimaal invasieve, zelfherstellende en programmeerbare apparaten die dynamisch kunnen interageren met biologisch weefsel en nieuwe perspectieven bieden voor gepersonaliseerde geneeskunde. “Met 4D-printing kunnen we objecten ontwerpen die in de loop van de tijd van vorm en functie veranderen, net als levend weefsel”, concludeert De Maria. “Het is een revolutie die materiaalkunde en biowetenschappen verenigt.”