Ученые объединяют биологию и технологию с помощью 3D-печати электроники внутри живых червей

Поиск способов интеграции электроники в живую ткань может иметь решающее значение для всего, от мозговые имплантаты к новым медицинским технологиям. Новый подход показал, что 3D-схемы можно печатать в виде живых червей.

Растет интерес к поиску способов более тесной интеграции технологий с человеческим телом, в частности, когда речь идет о взаимодействии электроники с нервной системой. Это будет иметь решающее значение для будущего мозг-машина интерфейсы а также может быть использован для лечения множества неврологических состояний.

Но по большей части оказалось трудно установить такие связи неинвазивными, долговечными и эффективными способами. Жёсткая природа стандартной электроники означает, что они плохо сочетаются с мягким миром биологии, и, во-первых, их размещение внутри тела может потребовать рискованных хирургических процедур.

Вместо этого новый подход основан на лазерном 3D печать выращивать гибкие проводящие провода внутри тела. В недавнем бумага в Современные технологии материалов, исследователи показали, что они могут использовать этот подход для создания звездообразных и квадратных структур внутри тел микроскопических червей.

«Гипотетически можно будет печатать достаточно глубоко внутри ткани», — сказал Джон Харди из Ланкастерского университета, руководивший исследованием. заявил New Scientist. «Таким образом, в принципе, с человеческим или другим более крупным организмом вы можете напечатать около 10 сантиметров».

Подход исследователей включает в себя 3D-принтер Nanoscribe с высоким разрешением, который запускает инфракрасный лазер, способный отверждать различные светочувствительные материалы с очень высокой точностью. Они также создали специальные чернила, в состав которых входит проводящий полимер полипиррол, который, как показали предыдущие исследования, можно использовать для электрической стимуляции клеток живых животных.

Чтобы доказать, что схема может достичь основной цели взаимодействия с живыми клетками, исследователи сначала напечатали схемы в полимерном каркасе, а затем поместили каркас поверх среза ткани мозга мыши, которую поддерживали в чашке Петри. Затем они пропускали ток через гибкую электронную схему и показали, что это вызывает ожидаемую реакцию в клетках мозга мыши.

Затем команда решила продемонстрировать, что этот подход может быть использован для печати проводящих цепей внутри живого существа, чего до сих пор не было достигнуто. Исследователи решили использовать круглого червя C. elegans из-за его чувствительности к теплу, травмам и высыханию, что, по их словам, должно стать строгим испытанием того, насколько безопасен подход.

Во-первых, команде пришлось отрегулировать свои чернила, чтобы убедиться, что они не токсичны для животных. Затем им пришлось ввести его внутрь червей, смешав с бактериальной пастой, которой они питались.

После того, как животные проглотили чернила, их поместили под принтер Nanoscribe, который использовался для создания квадратных и звездообразных фигур диаметром несколько микрометров на коже червей и в их кишках. Исследователи признают, что в движущейся кишке формы не проявлялись должным образом из-за того, что она постоянно двигалась.

Формы, напечатанные внутри тел червей, не имели никакой функциональности. А вот Иван Минев из Шеффилдского университета рассказал New Scientist однажды этот подход позволит создать электронику, переплетающуюся с живой тканью, хотя для того, чтобы его можно было применить к людям, потребуется еще много работы.

Авторы также признают, что адаптация подхода к биомедицинским приложениям потребует значительных дальнейших исследований. Но в долгосрочной перспективе они считают, что их работа может позволить создавать специализированные интерфейсы мозг-машина для медицинских целей, будущие импланты нейромодуляции и системы виртуальной реальности. Это также может позволить легко восстанавливать биоэлектронные имплантаты внутри тела.

Все это, вероятно, еще далеко от реализации, но подход показывает потенциал объединения 3D-печати с гибкой биосовместимой электроникой, чтобы помочь связать миры биологии и технологий.

Изображение Фото: Кбраднам/Викисклад

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/