دانشمندان زیست شناسی و فناوری را با چاپ سه بعدی الکترونیک در داخل کرم های زنده ادغام کردند

یافتن راه هایی برای ادغام الکترونیک در بافت زنده می تواند برای همه چیز حیاتی باشد ایمپلنت های مغزی به فناوری های نوین پزشکی یک رویکرد جدید نشان داده است که امکان چاپ سه بعدی مدارها در کرم‌های زنده وجود دارد.

علاقه فزاینده ای به یافتن راه هایی برای ادغام بیشتر فناوری با بدن انسان وجود داشته است، به ویژه هنگامی که صحبت از ارتباط الکترونیک با سیستم عصبی می شود. این برای آینده بسیار مهم خواهد بود رابط های مغز و ماشین و همچنین می تواند برای درمان مجموعه ای از بیماری های عصبی استفاده شود.

اما در اکثر موارد، ثابت شده است که ایجاد این نوع اتصالات به روش‌هایی که غیرتهاجمی، طولانی مدت و مؤثر هستند، دشوار است. ماهیت سفت و سخت وسایل الکترونیکی استاندارد به این معنی است که آنها به خوبی با دنیای پر زرق و برق زیست شناسی ترکیب نمی شوند و قرار دادن آنها در داخل بدن در وهله اول می تواند به روش های جراحی پرخطر نیاز داشته باشد.

یک رویکرد جدید به جای آن مبتنی بر لیزر است چاپ 3D برای رشد سیم های انعطاف پذیر و رسانا در داخل بدن. در اخیر کاغذ در فن آوری های مواد پیشرفتهمحققان نشان دادند که می توانند از این رویکرد برای تولید ساختارهای ستاره ای و مربعی در داخل بدن کرم های میکروسکوپی استفاده کنند.

جان هاردی از دانشگاه لنکستر، که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، "به طور فرضی، چاپ کاملاً عمیق در داخل بافت امکان پذیر خواهد بود." گفته شده دانشمند جدید. بنابراین، در اصل، با یک انسان یا ارگانیسم بزرگتر، می توانید حدود 10 سانتی متر چاپ کنید.

رویکرد محققان شامل یک چاپگر سه بعدی Nanoscript با وضوح بالا است که یک لیزر مادون قرمز را پرتاب می کند که می تواند انواع مواد حساس به نور را با دقت بسیار بالا درمان کند. آنها همچنین یک جوهر سفارشی ایجاد کردند که شامل پلی پیرول پلیمری رسانا است که تحقیقات قبلی نشان داده بود می‌تواند برای تحریک الکتریکی سلول‌ها در حیوانات زنده استفاده شود.

برای اثبات اینکه این طرح می‌تواند به هدف اولیه ارتباط با سلول‌های زنده دست یابد، محققان ابتدا مدارهایی را در یک داربست پلیمری چاپ کردند و سپس داربست را روی تکه‌ای از بافت مغز موش قرار دادند که در یک ظرف پتری زنده نگه داشته می‌شد. آنها سپس جریانی را از مدار الکترونیکی انعطاف پذیر عبور دادند و نشان دادند که پاسخ مورد انتظار را در سلول های مغز موش ایجاد می کند.

سپس تیم تصمیم گرفت تا نشان دهد که این رویکرد می تواند برای چاپ مدارهای رسانا در داخل یک موجود زنده مورد استفاده قرار گیرد، چیزی که تاکنون محقق نشده بود. محققان تصمیم گرفتند از کرم گرد C. elegans به دلیل حساسیت آن به گرما، جراحت و خشک شدن استفاده کنند که به گفته آنها آزمایش دقیقی برای ایمن بودن این روش انجام می شود.

ابتدا، تیم باید جوهر خود را تنظیم می کردند تا مطمئن شوند که برای حیوانات سمی نیست. سپس مجبور شدند آن را با مخلوط کردن آن با خمیر باکتریایی که از آن تغذیه می‌کنند، داخل کرم‌ها بیاورند.

هنگامی که حیوانات جوهر را خوردند، آنها را در زیر چاپگر Nanoscript قرار دادند، که برای ایجاد اشکال مربع و ستاره در عرض چند میکرومتر بر روی پوست کرم ها و داخل روده آنها استفاده می شد. محققان اذعان می‌کنند که اشکال به‌درستی در روده متحرک بیرون نمی‌آمدند، زیرا دائماً در حال حرکت بود.

اشکال چاپ شده در داخل بدن کرم ها هیچ کارکردی نداشت. اما ایوان مینیف از دانشگاه شفیلد گفت دانشمند جدید این رویکرد روزی می‌تواند ساخت وسایل الکترونیکی در هم تنیده با بافت‌های زنده را امکان‌پذیر کند، اگرچه قبل از اینکه در انسان‌ها قابل اجرا باشد هنوز کار قابل توجهی می‌طلبد.

نویسندگان همچنین اذعان می‌کنند که تطبیق رویکرد برای کاربردهای زیست‌پزشکی به تحقیقات بیشتر بیشتر نیاز دارد. اما در دراز مدت، آنها بر این باورند که کارشان می‌تواند رابط‌های سفارشی مغز و ماشین را برای اهداف پزشکی، ایمپلنت‌های عصبی مدولاسیون آینده و سیستم‌های واقعیت مجازی فعال کند. همچنین می تواند ترمیم ایمپلنت های بیوالکترونیک را به راحتی در بدن ممکن کند.

همه اینها احتمالاً هنوز فاصله زیادی تا تحقق دارد، اما این رویکرد پتانسیل ترکیب چاپ سه بعدی با الکترونیک انعطاف پذیر و زیست سازگار را برای کمک به ارتباط بین دنیای زیست شناسی و فناوری نشان می دهد.

تصویر های اعتباری: کبرادنام/ویکی‌مدیا کامانز

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/