Una nuova ricerca fa passi avanti verso l’elettronica medica stampata al laser

Apr 28, 2024

13 marzo 2023

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dall'Università di Lancaster

I ricercatori hanno compiuto un passo importante verso materiali stampati al laser in 3D che potrebbero essere utilizzati nelle procedure chirurgiche per impiantare o riparare dispositivi medici.

Un team di scienziati, guidato da ricercatori della Lancaster University, ha sviluppato un metodo per stampare in 3D componenti elettronici flessibili utilizzando il polimero conduttore polipirrolo e ha dimostrato che è possibile stampare direttamente queste strutture elettriche su o negli organismi viventi (nematodi). .

I loro risultati sono riportati nell’articolo Creazione di oggetti 3D con elettronica integrata tramite fabbricazione multifotone in vitro e in vivo, pubblicato su Advanced Material Technologies.

Anche se in una fase di prova di concetto, i ricercatori ritengono che questo tipo di processo, una volta completamente sviluppato, abbia il potenziale per stampare impianti specifici per il paziente per una varietà di applicazioni, tra cui il monitoraggio sanitario in tempo reale e interventi medici, come il trattamento dell’epilessia. o dolore.

Il dottor John Hardy, docente senior di chimica dei materiali presso la Lancaster University e uno degli autori principali dello studio, ha dichiarato: "Questo approccio trasforma potenzialmente la produzione di complessi componenti elettronici 3D per applicazioni tecniche e mediche, comprese strutture per la comunicazione, display e sensori, ad esempio. Tali approcci potrebbero rivoluzionare il modo in cui impiantamo ma anche ripariamo i dispositivi medici. Ad esempio, un giorno tecnologie come questa potrebbero essere utilizzate per riparare componenti elettronici impiantati rotti attraverso un processo simile alla chirurgia dentale/oculare con laser. Una volta completamente maturi, tale tecnologia potrebbe trasformare un'operazione attualmente importante in una procedura molto più semplice, veloce, sicura ed economica."

In uno studio in due fasi, i ricercatori hanno utilizzato una Nanoscribe (una stampante laser 3D ad alta risoluzione) per stampare in 3D un circuito elettrico direttamente all’interno di una matrice di silicone (utilizzando un processo additivo). Hanno dimostrato che questi dispositivi elettronici possono stimolare i neuroni dei topi in vitro (in modo simile a come vengono utilizzati gli elettrodi neurali per la stimolazione cerebrale profonda in vivo).

Il dottor Damian Cummings, docente di Neuroscienze presso l’University College di Londra, coautore dello studio che ha guidato il lavoro di stimolazione cerebrale, ha dichiarato: “Abbiamo preso elettrodi stampati in 3D e li abbiamo posizionati su una fetta di tessuto cerebrale di topo che abbiamo tenuto in vita vitro. Utilizzando questo approccio, potremmo evocare risposte neuronali simili a quelle osservate in vivo. Gli impianti facilmente personalizzati per un'ampia gamma di tessuti offrono sia potenziale terapeutico che possono essere utilizzati in molti campi di ricerca."

Nella seconda fase dello studio, i ricercatori hanno stampato in 3D strutture conduttrici direttamente nei vermi nematodi, dimostrando che l’intero processo (formulazioni di inchiostro, esposizione laser e stampa) è compatibile con gli organismi viventi.

Il dottor Alexandre Benedetto, docente di Biomedicina presso l'Università di Lancaster e un altro autore principale dello studio, ha dichiarato: "Abbiamo essenzialmente tatuato cerotti conduttivi su minuscoli vermi utilizzando inchiostro intelligente e laser invece degli aghi. Ci ha dimostrato che tale tecnologia può raggiungere il risoluzione, sicurezza e livelli di comfort richiesti per le applicazioni mediche. Sebbene il miglioramento della tecnologia laser a infrarossi, la formulazione e la distribuzione intelligente dell'inchiostro saranno fondamentali per tradurre tali approcci nella clinica, apre la strada a innovazioni biomediche molto interessanti."

I ricercatori ritengono che questi risultati siano un passo importante che evidenzia il potenziale degli approcci di produzione additiva per produrre tecnologie di materiali avanzati di prossima generazione, in particolare elettronica integrata per applicazioni mediche tecniche e su misura.