Znanstveniki združujejo biologijo in tehnologijo s 3D tiskanjem elektronike v živih črvih

Iskanje načinov za integracijo elektronike v živo tkivo bi lahko bilo ključno za vse od možganski vsadki do novih medicinskih tehnologij. Nov pristop je pokazal, da je možno 3D natisniti vezja v žive črve.

Vse več je zanimanja za iskanje načinov za tesnejšo integracijo tehnologije s človeškim telesom, zlasti ko gre za povezovanje elektronike z živčnim sistemom. To bo ključnega pomena za prihodnost vmesniki možgan-stroj in se lahko uporablja tudi za zdravljenje številnih nevroloških stanj.

Toda večinoma se je izkazalo, da je te vrste povezav težko vzpostaviti na načine, ki so neinvazivni, dolgotrajni in učinkoviti. Toga narava standardne elektronike pomeni, da se ne meša dobro z mehkim svetom biologije, zato, da bi jih sploh spravili v telo, so lahko potrebni tvegani kirurški posegi.

Nov pristop namesto tega temelji na laserju 3D tiskanje za rast prožnih, prevodnih žic v telesu. V nedavnem papir v Napredne tehnologije materialov, so raziskovalci pokazali, da bi lahko uporabili pristop za izdelavo struktur v obliki zvezde in kvadrata v telesih mikroskopskih črvov.

"Hipotetično bo mogoče tiskati precej globoko v tkivo," pravi John Hardy z univerze Lancaster, ki je vodil študijo. Rekel New Scientist. "Torej, načeloma bi lahko s človeškim ali drugim večjim organizmom natisnili približno 10 centimetrov."

Pristop raziskovalcev vključuje 3D-tiskalnik Nanoscribe z visoko ločljivostjo, ki sproži infrardeči laser, ki lahko z zelo visoko natančnostjo strdi različne materiale, občutljive na svetlobo. Ustvarili so tudi črnilo po meri, ki vključuje prevodni polimer polipirol, za katerega so prejšnje raziskave pokazale, da se lahko uporablja za električno stimulacijo celic v živih živalih.

Da bi dokazali, da bi shema lahko dosegla primarni cilj povezovanja z živimi celicami, so raziskovalci najprej natisnili vezja v polimerni oder in nato postavili oder na vrh rezine mišjega možganskega tkiva, ki je ostalo pri življenju v petrijevki. Nato so spustili tok skozi prožno elektronsko vezje in pokazali, da je povzročil pričakovan odziv v mišjih možganskih celicah.

Ekipa se je nato odločila pokazati, da bi se pristop lahko uporabil za tiskanje prevodnih vezij znotraj živega bitja, kar do zdaj ni bilo doseženo. Raziskovalci so se odločili za uporabo okroglega črva C. elegans zaradi njegove občutljivosti na vročino, poškodbe in izsušitev, kar bi po njihovem mnenju pomenilo strog preizkus, kako varen je pristop.

Najprej je morala ekipa prilagoditi črnilo, da se prepriča, da ni strupeno za živali. Nato so ga morali spraviti v črve tako, da so ga zmešali z bakterijsko pasto, s katero se hranijo.

Ko so živali zaužile črnilo, so jih postavili pod tiskalnik Nanoscribe, ki je bil uporabljen za ustvarjanje kvadratnih in zvezdastih oblik nekaj mikrometrov na koži črvov in v njihovem črevesju. Raziskovalci priznavajo, da se oblike v premikajočem se črevesju niso pravilno pojavile zaradi dejstva, da se je nenehno premikalo.

Oblike, natisnjene v telesih črvov, niso imele nobene funkcionalnosti. Toda Ivan Minev z Univerze v Sheffieldu je povedal New Scientist pristop bi lahko nekega dne omogočil izdelavo elektronike, prepletene z živim tkivom, čeprav bi bilo potrebno še precej dela, preden bi ga lahko uporabili pri ljudeh.

Avtorji tudi priznavajo, da bi prilagoditev pristopa za biomedicinske aplikacije zahtevala pomembne nadaljnje raziskave. Toda na dolgi rok verjamejo, da bi njihovo delo lahko omogočilo prilagojene vmesnike možgani-stroj za medicinske namene, prihodnje nevromodulacijske vsadke in sisteme navidezne resničnosti. Prav tako bi lahko omogočil enostavno popravilo bioelektronskih vsadkov v telesu.

Vse to je verjetno še daleč od uresničitve, vendar pristop kaže potencial združevanja 3D-tiskanja s prilagodljivo, biokompatibilno elektroniko za pomoč pri povezovanju svetov biologije in tehnologije.

Kreditno slike: Kbradnam/Wikimedia Commons

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/