研究人員已經(jīng)朝著3D激光打印材料邁出了重要一步，這些材料可用于外科手術(shù)以植入或修復(fù)電子醫(yī)療設(shè)備。
由蘭開斯特大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家開發(fā)了一種使用導(dǎo)電聚合物聚吡咯3D打印柔性電子產(chǎn)品的方法，他們已經(jīng)表明可以直接在生物體(蛔蟲)上或體內(nèi)打印這些電氣結(jié)構(gòu)。
雖然處于概念驗(yàn)證階段，但研究人員認(rèn)為，這種類型的過程在完全開發(fā)后，有可能打印患者特定的植入物，用于各種應(yīng)用，包括實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)和醫(yī)療干預(yù)，如治療癲癇或疼痛。
蘭開斯特大學(xué)材料化學(xué)高級(jí)講師，該研究的主要作者之一John Hardy博士說：“這種方法可能會(huì)改變技術(shù)和醫(yī)療應(yīng)用的復(fù)雜3D電子產(chǎn)品的制造 - 例如通信，顯示器和傳感器的結(jié)構(gòu)。這種方法可以徹底改變我們的植入方式，也可以修復(fù)醫(yī)療設(shè)備。例如，有一天，像這樣的技術(shù)可以通過類似于激光牙科/眼科手術(shù)的過程來修復(fù)損壞的植入電子設(shè)備。一旦完全成熟，這種技術(shù)可以將目前的主要手術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楦?jiǎn)單，更快，更安全，更便宜的程序。
在一項(xiàng)兩階段的研究中，研究人員使用Nanoscribe(高分辨率激光3D打印機(jī))直接在硅膠基質(zhì)內(nèi)3D打印電路(使用添加劑工藝)。他們證明，這些電子設(shè)備可以在體外刺激小鼠神經(jīng)元(類似于神經(jīng)電極在體內(nèi)用于深部腦刺激的方式)。
倫敦大學(xué)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)講師Damian Cummings博士是該研究的合著者，他領(lǐng)導(dǎo)了腦刺激工作，他說：“我們把3D打印電極放在一片小鼠腦組織上，我們?cè)隗w外保持活力。使用這種方法，我們可以喚起與體內(nèi)相似的神經(jīng)元反應(yīng)。為各種組織定制的植入物既具有治療潛力，又可用于許多研究領(lǐng)域。
在研究的第二階段，研究人員直接在線蟲中3D打印導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，證明整個(gè)過程(墨水配方，激光曝光和打印)與生物體兼容。
蘭開斯特大學(xué)生物醫(yī)學(xué)高級(jí)講師Alexandre Benedetto博士是該研究的另一位主要作者，他說：“我們基本上使用智能墨水和激光而不是針頭在微小蠕蟲上紋身導(dǎo)電貼片。它向我們展示了這種技術(shù)可以達(dá)到醫(yī)療應(yīng)用所需的分辨率、安全性和舒適度。盡管紅外激光技術(shù)的改進(jìn)、智能墨水配方和輸送對(duì)于將這些方法轉(zhuǎn)化為臨床至關(guān)重要，但它為非常令人興奮的生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新鋪平了道路。
研究人員認(rèn)為，這些結(jié)果是重要的一步，突出了增材制造方法生產(chǎn)下一代先進(jìn)材料技術(shù)的潛力 - 特別是用于技術(shù)和定制醫(yī)療應(yīng)用的集成電子產(chǎn)品。
研究發(fā)展的下一步已經(jīng)在進(jìn)行中，探索可以打印的材料，可以打印的結(jié)構(gòu)類型以及開發(fā)原型，以向可能有興趣共同開發(fā)該技術(shù)的潛在最終用戶展示。研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)距離完全開發(fā)大約需要10到15年的時(shí)間。
他們的研究結(jié)果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials Technologies上的論文“通過體外和體內(nèi)多光子制造創(chuàng)建具有集成電子設(shè)備的3D物體”中。
該研究得到了各種來源的資金支持，包括：工程物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)，生物技術(shù)和生物科學(xué)研究委員會(huì)(BBSRC)，醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)(MRC)，皇家學(xué)會(huì)，威康信托基金會(huì)和英國(guó)阿爾茨海默氏癥研究。
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