Una nueva investigación da un paso hacia la electrónica médica impresa con láser

Apr 28, 2024

13 de marzo de 2023

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por la Universidad de Lancaster

Los investigadores han dado un paso importante hacia materiales impresos con láser en 3D que podrían usarse en procedimientos quirúrgicos para implantar o reparar dispositivos médicos.

Un equipo de científicos, dirigido por investigadores de la Universidad de Lancaster, ha desarrollado un método para imprimir en 3D componentes electrónicos flexibles utilizando el polímero conductor polipirrol, y han demostrado que es posible imprimir directamente estas estructuras eléctricas sobre o dentro de organismos vivos (lombrices intestinales). .

Sus hallazgos se informan en el artículo Creación de objetos 3D con electrónica integrada mediante fabricación multifotónica in vitro e in vivo, que se publica en Advanced Material Technologies.

Aunque se encuentra en una etapa de prueba de concepto, los investigadores creen que este tipo de proceso, cuando esté completamente desarrollado, tiene el potencial de imprimir implantes específicos para cada paciente para una variedad de aplicaciones, incluido el monitoreo de la salud en tiempo real y las intervenciones médicas, como el tratamiento de la epilepsia. o dolor.

El Dr. John Hardy, profesor titular de Química de Materiales en la Universidad de Lancaster y uno de los autores principales del estudio, dijo: "Este enfoque transforma potencialmente la fabricación de electrónica 3D compleja para aplicaciones técnicas y médicas, incluidas estructuras para comunicación, pantallas y sensores, por ejemplo. Estos enfoques podrían revolucionar la forma en que implantamos pero también reparamos dispositivos médicos. Por ejemplo, algún día tecnologías como esta podrían usarse para reparar dispositivos electrónicos implantados rotos a través de un proceso similar a la cirugía dental/ocular con láser. Una vez que esté completamente maduro, Esta tecnología podría transformar una operación actualmente importante en un procedimiento mucho más simple, rápido, seguro y económico".

En un estudio de dos etapas, los investigadores utilizaron una Nanoscribe (una impresora láser 3D de alta resolución) para imprimir en 3D un circuito eléctrico directamente dentro de una matriz de silicona (mediante un proceso aditivo). Demostraron que estos dispositivos electrónicos pueden estimular las neuronas del ratón in vitro (de forma similar a cómo se utilizan los electrodos neuronales para la estimulación cerebral profunda in vivo).

El Dr. Damian Cummings, profesor de Neurociencia en el University College de Londres, coautor del estudio que dirigió el trabajo de estimulación cerebral, dijo: "Tomamos electrodos impresos en 3D y los colocamos en una porción de tejido cerebral de ratón que mantuvimos vivo en "Usando este enfoque, pudimos evocar respuestas neuronales similares a las observadas in vivo. Los implantes fácilmente personalizados para una amplia gama de tejidos ofrecen potencial terapéutico y pueden utilizarse en muchos campos de investigación".

En la segunda etapa del estudio, los investigadores imprimieron en 3D estructuras conductoras directamente en gusanos nematodos, demostrando que el proceso completo (formulaciones de tinta, exposición al láser e impresión) es compatible con los organismos vivos.

El Dr. Alexandre Benedetto, profesor titular de Biomedicina en la Universidad de Lancaster y otro autor principal del estudio, dijo: "Básicamente, tatuamos parches conductores en gusanos diminutos usando tinta inteligente y láseres en lugar de agujas. Nos demostró que dicha tecnología puede lograr el "Los niveles de resolución, seguridad y comodidad necesarios para las aplicaciones médicas. Aunque la mejora en la tecnología láser infrarroja, la formulación y entrega de tinta inteligente serán fundamentales para trasladar estos enfoques a la clínica, allana el camino para innovaciones biomédicas muy interesantes".

Los investigadores creen que estos resultados son un paso importante que resalta el potencial de los enfoques de fabricación aditiva para producir tecnologías de materiales avanzadas de próxima generación, en particular, electrónica integrada para aplicaciones médicas técnicas y personalizadas.

Los próximos pasos en el desarrollo de la investigación ya están en marcha explorando los materiales en los que es posible imprimir, los tipos de estructuras que es posible imprimir y desarrollando prototipos para exhibirlos a posibles usuarios finales que puedan estar interesados ​​en el desarrollo conjunto del tecnología. Los investigadores creen que la tecnología tardará entre 10 y 15 años en estar completamente desarrollada.

Más información: Sara J. Baldock et al, Creación de objetos 3D con electrónica integrada mediante fabricación multifotónica in vitro e in vivo, Tecnologías de materiales avanzados (2023). DOI: 10.1002/admt.202201274

Información de la revista:Tecnologías de materiales avanzados

Proporcionado por la Universidad de Lancaster