Electronicele imprimate cu laser ar putea crea implanturi medicale de ultimă generație

Cercetători la Universitatea Lancaster au reușit să imprime direct structuri polimerice conductoare tridimensionale în interiorul unui organism viu. În timp ce procesul este în fazele sale foarte incipiente, dacă este dezvoltat corespunzător, ar putea fi utilizat pentru a imprima implanturi de generație următoare pentru o varietate de aplicații medicale, inclusiv monitorizarea sănătății în timp real și intervenții precum neuromodularea. Interfețele om-calculator ar putea fi, de asemenea, o posibilitate.

Cercetătorii, co-conduși de chimistul de materiale John Hardy, a folosit o imprimantă 3D laser cu pulsații rapide de înaltă rezoluție pentru a genera pixeli de volum (voxeli) în care doi fotoni de lumină cu o lungime de undă de aproximativ 780 nm excită o moleculă (în acest caz fotoinițiatorul Irgacure 2959) de la o stare energetică la o stare superioară. stare de energie într-un singur eveniment cuantic. Aceasta, la rândul său, inițiază polimerizarea monomerilor constituenți din „cerneala” imprimantei. Produsul polimerizat, polipirolul, este conductiv electric și poate fi astfel utilizat pentru a construi circuite electronice.

„Am început cu studii de dovadă a conceptului pentru a imprima un circuit electric într-o matrice de elastomer (polidimetilsiloxan, PDMS) și am folosit punctele de contact electrice imprimate deasupra PDMS pentru a stimula neuronii dintr-o felie de țesut cerebral de șoarece care au fost menținute în viață. in vitro, evocând răspunsuri neuronale care au fost similare cu cele observate in vivo de colegul nostru Damian Cummings la University College London”, explică Hardy.

Cercetătorii au adaptat acest proces de fabricație aditivă pentru a funcționa direct la viermii nematozi (C.elegans). „În timp ce imprimarea în viermi vii sună simplă în teorie, nu a fost un lucru dat”, explică liderul co-echipei Alexandre Benedetto. „Trebuia să ne asigurăm că amestecul de monomer precursor este biocompatibil, ceea ce este mai dificil decât odată ce materialul este polimerizat și „inert”, și că lumina folosită pentru polimerizarea monomerului nu dăunează animalelor prin arderea țesutului din jur. Acest lucru a fost posibil deoarece am folosit lasere cu energie mai mică și o configurație cu „doi fotoni”.

De asemenea, cercetătorii au trebuit să imobilizeze viermii în timpul procedurii de imprimare 3D pentru a-i împiedica să se mișoare, adaugă el. „Pentru a face acest lucru, i-am anesteziat și i-am prins între două lame de sticlă care conțineau micro-canale din silicon transparent. Aceste caneluri au fost modelate pe o bucată de disc de vinil vechi.

Viermii rotunzi au ingerat o parte din cerneală și, pentru că sunt transparenți, a fost posibil să se concentreze fasciculul laser în interiorul lor. De asemenea, transparența lor le face mai vulnerabile la căldură, lumină și uscare decât pielea umană - prin urmare, imprimarea pe aceste animale reprezintă un pas semnificativ către eliminarea riscurilor tehnologiei.

Laser bioprints celule stem

Cercetătorii, care își raportează munca în Tehnologii avansate de materiale, sper să imprime circuite mai complexe în viitor folosind tehnica lor. Ei analizează acum domeniul de aplicare al structurilor pe care le pot imprima în interiorul și pe țesutul biologic viu. Implicațiile etice ale cercetării trebuie, de asemenea, abordate. Ei spun că vor face această parte a proiectului lor împreună cu colegul John Appleby.

„Dacă ne gândim la aplicarea acestui tip de abordare pentru sănătatea umană, configurația de imprimare 3D trebuie modificată, deoarece nu vom avea de-a face cu obiecte microscopice sau foarte subțiri”, spune Benedetto. Lumea fizicii. „O modalitate de a face acest lucru este să miniaturizi echipamentul de imprimare 3D, astfel încât să poată fi ținut de mână sau de un braț robotic.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/laser-printed-electronics-could-create-next-generation-medical-implants/