Tutkijat yhdistävät biologian ja teknologian 3D-tulostuselektroniikassa elävien matojen sisällä

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Elektroniikan integroimiseksi elävään kudokseen voi olla ratkaisevan tärkeää löytää tapoja aivoimplantteja uusiin lääketieteellisiin teknologioihin. Uusi lähestymistapa on osoittanut, että on mahdollista tulostaa 3D-piirejä eläviksi matoiksi.

Kiinnostus on kasvanut löytää tapoja integroida teknologiaa tiiviimmin ihmiskehoon, erityisesti kun on kyse elektroniikan liittämisestä hermostoon. Tämä on ratkaisevan tärkeää tulevaisuuden kannalta aivojen ja koneiden rajapinnat ja sitä voitaisiin käyttää myös monien neurologisten sairauksien hoitoon.

Mutta suurimmaksi osaksi on osoittautunut vaikeaksi luoda tällaisia yhteyksiä tavoilla, jotka ovat ei-invasiivisia, kestäviä ja tehokkaita. Vakioelektroniikan jäykkä luonne tarkoittaa, että ne eivät sovi hyvin yhteen biologian nihkeän maailman kanssa, ja niiden saattaminen kehoon voi vaatia riskialttiita kirurgisia toimenpiteitä.

Uusi lähestymistapa perustuu sen sijaan laserpohjaiseen 3D tulostus kasvattaa joustavia, johtavia lankoja kehon sisällä. Tuoreessa paperi sisään Kehittynyt materiaalitekniikka, tutkijat osoittivat, että he voisivat käyttää lähestymistapaa tuottamaan tähti- ja neliömäisiä rakenteita mikroskooppisten matojen kehon sisällä.

"Hypoteettisesti on mahdollista tulostaa melko syvälle kudoksen sisään", John Hardy Lancasterin yliopistosta, joka johti tutkimusta. kertoi New Scientist. "Joten periaatteessa ihmisen tai muun suuremman organismin avulla voit tulostaa noin 10 senttimetriä."

Tutkijoiden lähestymistapaan kuuluu korkearesoluutioinen Nanoscribe 3D -tulostin, joka laukaisee infrapunalaserin, joka voi kovettaa erilaisia valoherkkiä materiaaleja erittäin suurella tarkkuudella. He loivat myös mittatilaustyönä musteen, joka sisältää johtavaa polymeeriä polypyrrolia, jota aiempien tutkimusten mukaan voidaan käyttää elävien eläinten solujen sähköiseen stimulointiin.

Todistaakseen, että järjestelmä voisi saavuttaa ensisijaisen tavoitteen olla vuorovaikutuksessa elävien solujen kanssa, tutkijat ensin tulostivat piirit polymeeritelineeseen ja asettivat sitten telineen hiiren aivokudoksen siivulle, jota pidettiin hengissä petrimaljassa. Sitten he kuljettivat virran joustavan elektronisen piirin läpi ja osoittivat, että se tuotti odotetun vasteen hiiren aivosoluissa.

Ryhmä päätti sitten osoittaa, että lähestymistapaa voitaisiin käyttää johtavien piirien tulostamiseen elävän olennon sisällä, mitä ei toistaiseksi ollut saavutettu. Tutkijat päättivät käyttää sukulamatoa C. elegansia, koska se on herkkä kuumuudelle, vaurioille ja kuivumiselle, mikä heidän mukaansa tekisi tiukan testin siitä, kuinka turvallinen lähestymistapa on.

Ensin tiimin oli säädettävä musteensa varmistaakseen, ettei se ollut myrkyllistä eläimille. Heidän täytyi sitten saada se matojen sisään sekoittamalla se bakteeritahnaan, jota he ruokkivat.

Kun eläimet olivat niellyt mustetta, ne asetettiin Nanoscribe-tulostimen alle, jolla luotiin muutaman mikrometrin halkaisijaltaan neliö- ja tähtimuotoja matojen iholle ja niiden suolistoon. Muodot eivät kuitenkaan tulleet kunnolla esiin liikkuvassa suolessa, tutkijat myöntävät, koska se liikkui jatkuvasti.

Matojen kehon sisään painetuilla muodoilla ei ollut toimivuutta. Mutta Ivan Minev Sheffieldin yliopistosta kertoi New Scientist Lähestymistapa voisi jonain päivänä mahdollistaa elektroniikan rakentamisen elävään kudokseen kietoutuneena, vaikka se vaatisi vielä paljon työtä ennen kuin sitä voitaisiin soveltaa ihmisiin.

Kirjoittajat myöntävät myös, että lähestymistavan mukauttaminen biolääketieteen sovelluksiin vaatisi merkittävää lisätutkimusta. Mutta pitkällä aikavälillä he uskovat, että heidän työnsä voisi mahdollistaa räätälöidyt aivo-kone-rajapinnat lääketieteellisiin tarkoituksiin, tulevaisuuden neuromodulaatio-implantteja ja virtuaalitodellisuusjärjestelmiä. Se voisi myös mahdollistaa helposti kehon sisällä olevien bioelektronisten implanttien korjaamisen.

Kaikki tämä on todennäköisesti vielä kaukana toteutumisesta, mutta lähestymistapa osoittaa, että 3D-tulostuksen yhdistäminen joustavaan, bioyhteensopivaan elektroniikkaan auttaa yhdistämään biologian ja teknologian maailmat.

Kuva pistetilanne: Kbradnam/Wikimedia Commons