Oamenii de știință îmbină biologia și tehnologia prin printarea electronică 3D în interiorul viermilor vii

Găsirea modalităților de a integra electronicele în țesutul viu ar putea fi crucială pentru orice, de la implanturi cerebrale la noile tehnologii medicale. O nouă abordare a arătat că este posibil să imprimați circuite 3D în viermi vii.

A existat un interes din ce în ce mai mare pentru găsirea modalităților de a integra mai strâns tehnologia cu corpul uman, în special atunci când vine vorba de interfața electronică cu sistemul nervos. Acest lucru va fi crucial pentru viitor interfețe creier-mașină și ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a trata o serie de afecțiuni neurologice.

Dar, în cea mai mare parte, s-a dovedit dificil să se realizeze astfel de conexiuni în moduri care sunt neinvazive, de lungă durată și eficiente. Natura rigidă a electronicelor standard înseamnă că nu se amestecă bine cu lumea zgomotoasă a biologiei, iar introducerea lor în interiorul corpului, în primul rând, poate necesita proceduri chirurgicale riscante.

O nouă abordare se bazează în schimb pe laser 3D imprimare pentru a crește fire flexibile, conductoare în interiorul corpului. Într-un recent hârtie înăuntru Tehnologii avansate de materiale, cercetătorii au arătat că ar putea folosi abordarea pentru a produce structuri în formă de stea și pătrate în interiorul corpurilor viermilor microscopici.

„În mod ipotetic, va fi posibil să se imprime destul de adânc în interiorul țesutului”, spune John Hardy de la Universitatea Lancaster, care a condus studiul, a spus New Scientist. „Deci, în principiu, cu un om sau alt organism mai mare, ai putea imprima în jur de 10 centimetri.”

Abordarea cercetătorilor implică o imprimantă 3D Nanoscribe de înaltă rezoluție, care declanșează un laser în infraroșu care poate vindeca o varietate de materiale sensibile la lumină cu o precizie foarte mare. Ei au creat, de asemenea, o cerneală personalizată care include polimerul conductor polipirol, despre care cercetările anterioare au arătat că ar putea fi folosit pentru a stimula electric celulele animalelor vii.

Pentru a demonstra că schema ar putea atinge obiectivul principal de interfață cu celulele vii, cercetătorii au imprimat mai întâi circuite într-o schelă polimerică și apoi au plasat schela deasupra unei felii de țesut cerebral de șoarece care este ținută în viață într-o cutie Petri. Apoi au trecut un curent prin circuitul electronic flexibil și au arătat că acesta produce răspunsul așteptat în celulele creierului șoarecelui.

Echipa a decis apoi să demonstreze că abordarea ar putea fi utilizată pentru a imprima circuite conductoare în interiorul unei creaturi vii, lucru care până acum nu a fost realizat. Cercetătorii au decis să folosească viermele rotunzi C. elegans datorită sensibilității sale la căldură, răni și uscare, ceea ce au spus că ar face un test riguros al cât de sigură este abordarea.

Mai întâi, echipa a trebuit să-și ajusteze cerneala pentru a se asigura că nu este toxică pentru animale. Apoi au trebuit să-l introducă în interiorul viermilor amestecându-l cu pasta bacteriană cu care se hrănesc.

Odată ce animalele au ingerat cerneala, ele au fost plasate sub imprimanta Nanoscribe, care a fost folosită pentru a crea forme pătrate și stele de câțiva micrometri pe pielea viermilor și în intestinele lor. Formele nu au ieșit în mod corespunzător în intestinul în mișcare, totuși, recunosc cercetătorii, din cauza faptului că se mișca în mod constant.

Formele imprimate în interiorul corpurilor viermilor nu aveau nicio funcționalitate. Dar Ivan Minev de la Universitatea din Sheffield a spus New Scientist abordarea ar putea face posibilă într-o bună zi construirea de electronice împletite cu țesuturi vii, deși ar fi nevoie încă de muncă considerabilă înainte de a fi aplicabilă la oameni.

Autorii admit, de asemenea, că adaptarea abordării pentru aplicații biomedicale ar necesita cercetări suplimentare semnificative. Dar, pe termen lung, ei cred că munca lor ar putea permite interfețe personalizate creier-mașină în scopuri medicale, viitoare implanturi de neuromodulație și sisteme de realitate virtuală. De asemenea, ar putea face posibilă repararea cu ușurință a implanturilor bioelectronice din organism.

Toate acestea sunt probabil încă departe de a fi realizate, dar abordarea arată potențialul de a combina imprimarea 3D cu electronice flexibile și biocompatibile pentru a ajuta la interfața cu lumea biologiei și a tehnologiei.

Credit imagine: Kbradnam/Wikimedia Commons

• 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://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/