Вчені об’єднали біологію та технологію за допомогою 3D-друку електроніки всередині живих черв’яків

Пошук способів інтеграції електроніки в живу тканину може мати вирішальне значення для всього мозкові імпланти до нових медичних технологій. Новий підхід показав, що можна 3D-друкувати схеми в живих хробаках.

Зростає інтерес до пошуку шляхів більш тісної інтеграції технології з людським тілом, зокрема, коли мова йде про взаємодію електроніки з нервовою системою. Це буде вирішальним для майбутнього інтерфейси мозок-машина а також може використовуватися для лікування безлічі неврологічних захворювань.

Але здебільшого виявилося, що важко встановити такі зв’язки неінвазивними, тривалими та ефективними способами. Жорстка природа стандартної електроніки означає, що вона погано поєднується з м’яким світом біології, і потрапляння її всередину тіла може вимагати ризикованих хірургічних процедур.

Натомість новий підхід базується на лазері 3D друку щоб виростити гнучкі провідні дроти всередині тіла. У недавньому папір в Передові технології матеріалів, дослідники показали, що вони можуть використовувати цей підхід для створення структур у формі зірки та квадрата всередині тіл мікроскопічних хробаків.

«Гіпотетично можна буде друкувати досить глибоко всередині тканини», — сказав Джон Харді з Ланкастерського університету, який керував дослідженням. сказав New Scientist. «Тож, у принципі, з людиною чи іншим більшим організмом ви можете надрукувати близько 10 сантиметрів».

Підхід дослідників включає 3D-принтер Nanoscribe з високою роздільною здатністю, який запускає інфрачервоний лазер, який може вилікувати різноманітні світлочутливі матеріали з дуже високою точністю. Вони також створили спеціальне чорнило, яке містить провідний полімер поліпірол, який, як показали попередні дослідження, можна використовувати для електричної стимуляції клітин у живих тварин.

Щоб довести, що схема може досягти основної мети взаємодії з живими клітинами, дослідники спочатку надрукували схеми на полімерному каркасі, а потім помістили каркас на шматочок тканини мозку миші, який зберігається в чашці Петрі. Потім вони пропустили струм через гнучку електронну схему і показали, що це викликало очікувану реакцію в клітинах мозку миші.

Тоді команда вирішила продемонструвати, що такий підхід можна використовувати для друку електропровідних ланцюгів усередині живої істоти, чого досі не вдалося досягти. Дослідники вирішили використати аскариду C. elegans через її чутливість до тепла, травм і висихання, що, за їхніми словами, дозволить перевірити, наскільки безпечним є цей підхід.

По-перше, команда мала налаштувати чорнило, щоб переконатися, що воно не токсичне для тварин. Потім їм довелося потрапити в черв’яків, змішавши з бактеріальною пастою, якою їх годують.

Після того, як тварини проковтнули чорнило, їх помістили під принтер Nanoscribe, який використовувався для створення квадратів і зірок розміром кілька мікрометрів на шкірі хробаків і в їх кишках. Однак, як визнають дослідники, форми не виходили належним чином у рухомому кишечнику через те, що він постійно рухався.

Фігури, надруковані всередині тіл хробаків, не мали функціональності. А ось Іван Мінєв з Університету Шеффілда розповів New Scientist Цей підхід одного разу може зробити можливим створення електроніки, яка переплітається з живою тканиною, хоча все одно знадобиться значна робота, перш ніж його можна буде застосувати на людях.

Автори також визнають, що адаптація підходу для біомедичних застосувань потребуватиме значних подальших досліджень. Але в довгостроковій перспективі вони вважають, що їхня робота дозволить створювати індивідуальні інтерфейси мозок-машина для медичних цілей, майбутні нейромодуляційні імплантати та системи віртуальної реальності. Це також може зробити можливим легкий ремонт біоелектронних імплантатів у тілі.

Ймовірно, все це ще далеко від реалізації, але цей підхід показує потенціал поєднання 3D-друку з гнучкою, біосумісною електронікою, щоб допомогти поєднувати світи біології та технологій.

Зображення Фото: Kbradnam/Wikimedia Commons

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/