Neben der Herstellung von Geräten und Spielstücken wird der 3D -Druck im Gesundheitswesen verwendet, um Prothesen, Zahnimplantate und chirurgische Modelle zu drucken. Jetzt nutzt ein Team der Washington University in St. Louis 3D -Druck, um bioelektronische Gerüste zu erstellen, mit denen Forscher neues Gewebe mit einer Vielzahl potenzieller Anwendungen schaffen können.
Alexandra Rutz, Assistenzprofessor für Biomedizinische Ingenieurwesen an der McKelvey School of Engineering, und Somtochukwu Okafor, ein Doktorand in Rutzs Labor, haben 3D -gedruckte bioelektronische Gerüste, die die Eigenschaften haben, die neue Gewebe bilden müssen. Sie veröffentlichten das Ergebnis ihrer Arbeit in diesem Monat in der Zeitschrift Advanced Materials Technologies.
„Die meisten traditionellen Gerüste waren von Materialien, die von der Natur inspiriert wurden, aber hier nehmen wir dieses Konzept an und wenden es auf das an, was wir als funktionale Materialien bezeichnen“, sagte Rutz. „Dies sind Materialien, die eine bestimmte Funktion ausführen sollen, z. B. elektronisch leitend.“
Die bioelektronischen Gerüste, die Rutz und Okafor Print als dunkel gefärbte Punkte mit einem Durchmesser von etwa 6 Millimetern-etwa so groß wie ein Bleistiftgummi-erscheinen und in Wasser schweben. Okafor hat diese winzigen Gerüste sorgfältig mit einem Polymer namens PEDOT: PSS erstellt, das sie zu einem als Tinten verwendeten Gel auf Wasserbasis verarbeitet hat.
„Wenn Sie an Elektronik denken, denken Sie nicht daran, dass sie im Wasser sind“, sagte Okafor. „Aber das ist ein Vorteil der Verwendung von Pedot: PSS als leitendes Material. Wir schaffen hydratisierte Elektronik, die ihre elektronischen Eigenschaften in einer Umgebung aufrechterhalten, die auch lebende Systeme aufrechterhalten kann.“
Okafor, ein Doktorand im fünften Jahr im biomedizinischen Ingenieurwesen, sagte, dass ihr Team zwar nicht der einzige ist, der diesen Prozess verwendet, ihre Arbeit jedoch einzigartig ist.
„Bioelektronik als Feld ist nicht neu – denken Sie an Cochlea -Implantate, Herzschrittmacher und Smartwatches -, aber wir versuchen, uns mit der Biologie zu verbinden, um die Technologie eher wie Systeme zu gestalten, die in der Natur auftreten würden“, sagte Okafor. „Wir haben Ansätze in 3D -Druck- und Tissue -Engineering geliehen und mit bioelektronischer Verfahren kombiniert. Alle diese Prozesse haben individuelle Vorteile, die sie auf den Tisch bringen, und wir kombinieren sie zu einem.“
Die meisten traditionellen Materialien, die Strom leiten, sind steif, was sich negativ auf die Bildung von Gewebe auswirken kann. Rutz ‚Labor schuf ihre Gerüste aus einem weichen, leitenden Hydrogel und mit Poren, die etwa 150-300 Mikrometer groß sind, die beeinflussen können, wie sich Zellen im Gerüst verhalten, wie sie sich an andere befinden, wie sie sich durch das Gerüst bewegen und wie sie sie haben multiplizieren. Die Poren helfen dazu, eine gitterähnliche Struktur zu bilden, die nach oben wächst, um die Zellen zu unterstützen. Die Forscher können auch den Winkel der Poren so einstellen, dass die Gitterlinien diagonal anstelle von vertikal und horizontal sind.
„Die Poren müssen groß genug sein, damit sich die Zellen bewegen können, aber klein genug, dass die Zellen die Struktur haben, an der sie festhalten und nicht durchfallen können“, sagte Okafor.
Das Gewebe, das das Team erstellen möchte, kann als menschliches Gewebe oder Pflanzengewebe verwendet werden, was es für mehrere Verwendungszwecke vielseitig macht.
„Wir haben viele Projekte im Labor, die sich für die Technologie der Gewebee-auf-Chips vorstellen können, bei denen dies für Arzneimittelentwicklungszwecke, Toxikologie, Umwelttoxizität und andere Projekte verwendet werden kann, bei denen sich menschliche Gewebe in einem Gericht befinden“, sagte Rutz.
In Zusammenarbeit mit dem Office of Technology Management von Washu haben Rutz und Okafor ein Patent für den 3D -Druck ihrer bioelektronischen Gerüste mit dem US -Patentbüro beantragt.
Die Finanzierung dieser Forschung wurde von der Washington University in St. Louis bereitgestellt. National Science Foundation (FR2319060, CMMI 15-48571).
