Istraživači su napravili veliki korak ka 3D laserskim štampanim materijalima koji bi se mogli koristiti u hirurškim procedurama za implantaciju ili popravku medicinskih uređaja.
Tim naučnika, predvođen istraživačima sa Univerziteta Lancaster, razvio je metod za 3D štampanje fleksibilne elektronike koristeći provodni polimer polipirol i pokazali su da je moguće direktno štampati ove električne strukture na ili u živim organizmima (okrugli crvi).
Njihovi nalazi su prikazani u radu Kreiranje 3D objekata sa integrisanom elektronikom putem multifotonske proizvodnje in vitro i in vivo, koji je objavljen u Advanced Material Technologies.
Iako je u fazi dokazivanja koncepta, istraživači veruju da ova vrsta procesa, kada je u potpunosti razvijena, ima potencijal da štampa implantate specifične za pacijente za različite primene, uključujući praćenje zdravlja u realnom vremenu i medicinske intervencije, kao što je lečenje epilepsije. ili bol.
Dr Džon Hardi, viši predavač hemije materijala na Univerzitetu Lankaster i jedan od vodećih autora studije, rekao je: „Ovaj pristup potencijalno transformiše proizvodnju složene 3D elektronike za tehničke i medicinske primene — uključujući strukture za komunikaciju, displeje i senzori, na primer. Takvi pristupi bi mogli da revolucionišu način na koji implantiramo, ali i popravljamo medicinske uređaje. Na primer, tehnologije poput ove bi se jednog dana mogle koristiti za popravku pokvarene implantirane elektronike kroz proces sličan laserskoj stomatološkoj/očnoj hirurgiji. Jednom kada budu potpuno zrele, takva tehnologija bi mogla da transformiše trenutno veliku operaciju u mnogo jednostavniju, bržu, sigurniju i jeftiniju proceduru.“
U dvostepenoj studiji, istraživači su koristili Nanoscribe (laserski 3D štampač visoke rezolucije) za 3D štampanje električnog kola direktno unutar silikonske matrice (koristeći aditivni proces). Oni su pokazali da ova elektronika može stimulisati mišje neurone in vitro (slično kako se neuralne elektrode koriste za duboku stimulaciju mozga in vivo).
Dr Damian Cummings, predavač neuronauke na Univerzitetskom koledžu u Londonu, koautor studije koji je vodio rad na stimulaciji mozga, rekao je: „Uzeli smo 3D štampane elektrode i stavili ih na komad mišjeg moždanog tkiva u kojem smo održali u životu. vitro. Koristeći ovaj pristup, mogli bismo da izazovemo neuronske odgovore koji su bili slični onima viđenim in vivo. Lako prilagođeni implantati za širok spektar tkiva nude i terapeutski potencijal i mogu se koristiti u mnogim istraživačkim oblastima.“
U drugoj fazi studije, istraživači su 3D štampali provodne strukture direktno u nematodnim crvima, pokazujući da je ceo proces (formulacije mastila, izlaganje laseru i štampanje) kompatibilan sa živim organizmima.
Dr Aleksandre Benedeto, viši predavač biomedicine na Univerzitetu Lankaster, i još jedan vodeći autor studije, rekao je: „U suštini smo tetovirali provodne zakrpe na sićušnim crvima koristeći pametno mastilo i lasere umesto igala. To nam je pokazalo da takva tehnologija može da postigne rezolucija, nivoi bezbednosti i udobnosti potrebni za medicinske primene. Iako će poboljšanje infracrvene laserske tehnologije, pametna formulacija mastila i isporuka biti kritični za prevođenje ovakvih pristupa u klinici, to utire put za veoma uzbudljive biomedicinske inovacije.“
Istraživači veruju da su ovi rezultati važan korak koji naglašava potencijal pristupa aditivnoj proizvodnji za proizvodnju naprednih tehnologija materijala sledeće generacije – posebno integrisane elektronike za tehničke i medicinske primene po meri.
Sledeći koraci u razvoju istraživanja su već u toku istražujući materijale u kojima je moguće štampati, tipove struktura koje je moguće štampati i razvijajući prototipove kako bi se predstavili potencijalnim krajnjim korisnicima koji bi mogli biti zainteresovani za zajednički razvoj tehnologije. Istraživači veruju da je tehnologija za oko 10 do 15 godina od potpunog razvoja.
