Новое исследование делает шаг к лазерной печати медицинской электроники

Apr 28, 2024

13 марта 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ланкастерского университета

Исследователи сделали важный шаг в направлении материалов, напечатанных лазером на 3D-принтере, которые можно было бы использовать в хирургических процедурах для имплантации или ремонта медицинских устройств.

Группа ученых под руководством исследователей из Ланкастерского университета разработала метод 3D-печати гибкой электроники с использованием проводящего полимера полипиррола и показала, что эти электрические структуры можно напрямую печатать на живых организмах (круглых червях) или в них. .

Их результаты описаны в статье «Создание 3D-объектов с интегрированной электроникой посредством многофотонного изготовления in vitro и in vivo», опубликованной в журнале Advanced Material Technologies.

Хотя этот тип процесса находится на стадии проверки концепции, исследователи полагают, что этот тип процесса, когда он будет полностью разработан, сможет печатать индивидуальные имплантаты для различных приложений, включая мониторинг состояния здоровья в режиме реального времени и медицинские вмешательства, такие как лечение эпилепсии. или боль.

Доктор Джон Харди, старший преподаватель химии материалов в Ланкастерском университете и один из ведущих авторов исследования, сказал: «Этот подход потенциально трансформирует производство сложной 3D-электроники для технических и медицинских приложений, включая структуры для связи, дисплеев и Например, такие подходы могут произвести революцию в способах имплантации, а также ремонта медицинских устройств. такая технология могла бы превратить крупную операцию в гораздо более простую, быструю, безопасную и дешевую процедуру».

В двухэтапном исследовании исследователи использовали Nanoscribe (лазерный 3D-принтер высокого разрешения) для 3D-печати электрической схемы непосредственно внутри силиконовой матрицы (с использованием аддитивного процесса). Они продемонстрировали, что эта электроника может стимулировать нейроны мыши in vitro (аналогично тому, как нейронные электроды используются для глубокой стимуляции мозга in vivo).

Доктор Дамиан Каммингс, преподаватель нейробиологии в Университетском колледже Лондона, соавтор исследования, возглавляющий работу по стимуляции мозга, сказал: «Мы взяли напечатанные на 3D-принтере электроды и поместили их на срез ткани мозга мыши, который мы сохранили живым в vitro. Используя этот подход, мы смогли вызвать реакции нейронов, аналогичные тем, которые наблюдаются in vivo. Легко настраиваемые имплантаты для широкого спектра тканей обладают как терапевтическим потенциалом, так и могут быть использованы во многих областях исследований».

На втором этапе исследования исследователи напечатали проводящие структуры на 3D-принтере непосредственно у червей-нематод, продемонстрировав, что весь процесс (состав чернил, лазерное воздействие и печать) совместим с живыми организмами.

Доктор Александр Бенедетто, старший преподаватель биомедицины в Ланкастерском университете и еще один ведущий автор исследования, сказал: «По сути, мы наносили татуировки на крошечных червях, используя умные чернила и лазеры вместо игл. Это показало нам, что такая технология может достичь Разрешение, безопасность и уровень комфорта, необходимые для медицинских применений. Хотя совершенствование технологии инфракрасного лазера, умной рецептуры и доставки чернил будет иметь решающее значение для внедрения таких подходов в клинику, оно прокладывает путь для очень интересных биомедицинских инноваций».

Исследователи считают, что эти результаты являются важным шагом, подчеркивающим потенциал подходов аддитивного производства для создания передовых технологий материалов следующего поколения, в частности, интегрированной электроники для технических и индивидуальных медицинских приложений.