Des scientifiques fusionnent biologie et technologie en imprimant en 3D des composants électroniques à l’intérieur de vers vivants

Republié par Platon

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Trouver des moyens d'intégrer l'électronique dans les tissus vivants pourrait être crucial pour tout, de implants cérébraux aux nouvelles technologies médicales. Une nouvelle approche a montré qu'il est possible d'imprimer des circuits en 3D dans des vers vivants.

Il y a eu un intérêt croissant pour trouver des moyens d'intégrer plus étroitement la technologie au corps humain, en particulier lorsqu'il s'agit d'interfacer l'électronique avec le système nerveux. Ce sera crucial pour l'avenir interfaces cerveau-machine et pourrait également être utilisé pour traiter une foule de conditions neurologiques.

Mais pour la plupart, il s'est avéré difficile d'établir ces types de connexions de manière non invasive, durable et efficace. La nature rigide de l'électronique standard signifie qu'ils ne se mélangent pas bien avec le monde spongieux de la biologie, et les faire entrer dans le corps en premier lieu peut nécessiter des procédures chirurgicales risquées.

Une nouvelle approche repose plutôt sur le laser Impression 3D pour développer des fils flexibles et conducteurs à l'intérieur du corps. Dans un récent papier dans Technologies avancées des matériaux, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient utiliser cette approche pour produire des structures en forme d'étoile et de carré à l'intérieur du corps de vers microscopiques.

"En théorie, il sera possible d'imprimer assez profondément à l'intérieur du tissu", a déclaré John Hardy de l'Université de Lancaster, qui a dirigé l'étude. dit New Scientist. "Donc, en principe, avec un humain ou un autre organisme plus grand, vous pouvez imprimer environ 10 centimètres."

L'approche des chercheurs implique une imprimante 3D Nanoscribe haute résolution, qui déclenche un laser infrarouge capable de durcir une variété de matériaux sensibles à la lumière avec une très grande précision. Ils ont également créé une encre sur mesure qui comprend le polypyrrole polymère conducteur, dont des recherches antérieures avaient montré qu'il pouvait être utilisé pour stimuler électriquement des cellules chez des animaux vivants.

Pour prouver que le schéma pouvait atteindre l'objectif principal d'interfaçage avec des cellules vivantes, les chercheurs ont d'abord imprimé des circuits dans un échafaudage en polymère, puis ont placé l'échafaudage au-dessus d'une tranche de tissu cérébral de souris maintenu en vie dans une boîte de Pétri. Ils ont ensuite fait passer un courant à travers le circuit électronique flexible et ont montré qu'il produisait la réponse attendue dans les cellules cérébrales de la souris.

L'équipe a alors décidé de démontrer que l'approche pouvait être utilisée pour imprimer des circuits conducteurs à l'intérieur d'une créature vivante, ce qui n'avait pas encore été réalisé. Les chercheurs ont décidé d'utiliser le ver rond C. elegans en raison de sa sensibilité à la chaleur, aux blessures et au dessèchement, ce qui, selon eux, constituerait un test rigoureux de la sécurité de l'approche.

Tout d'abord, l'équipe a dû ajuster son encre pour s'assurer qu'elle n'était pas toxique pour les animaux. Ils devaient ensuite le faire pénétrer à l'intérieur des vers en le mélangeant avec la pâte bactérienne dont ils se nourrissaient.

Une fois que les animaux avaient ingéré l'encre, ils étaient placés sous l'imprimante Nanoscribe, qui était utilisée pour créer des formes carrées et étoilées de quelques micromètres de diamètre sur la peau des vers et dans leurs entrailles. Cependant, les formes ne sont pas apparues correctement dans l'intestin en mouvement, admettent les chercheurs, en raison du fait qu'il bougeait constamment.

Les formes imprimées à l'intérieur du corps des vers n'avaient aucune fonctionnalité. Mais Ivan Minev de l'Université de Sheffield a dit New Scientist l'approche pourrait un jour permettre de construire de l'électronique entrelacée avec des tissus vivants, même si cela nécessiterait encore un travail considérable avant qu'elle ne soit applicable chez l'homme.

Les auteurs admettent également que l'adaptation de l'approche pour des applications biomédicales nécessiterait d'importantes recherches supplémentaires. Mais à long terme, ils pensent que leurs travaux pourraient permettre des interfaces cerveau-machine sur mesure à des fins médicales, de futurs implants de neuromodulation et des systèmes de réalité virtuelle. Il pourrait également permettre de réparer facilement des implants bioélectroniques dans le corps.

Tout cela est probablement encore loin d'être réalisé, mais l'approche montre le potentiel de combiner l'impression 3D avec une électronique flexible et biocompatible pour aider à interfacer les mondes de la biologie et de la technologie.

Crédit image: Kbradnam/Wikimédia Commons