أبحاث رائدة تبين كيف يمكن طباعة الحساسات ثلاثية الأبعاد على الأعضاء المتقلصة

لقد ظهرت أبحاث كبرى من جامعة مينيسوتا قد تؤثر بشكل كبير على مجال الرعاية الصحية. قام المهندسون الميكانيكيون وعلماء الحاسوب بتطوير تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة تسمح بطباعة الحساسات الإلكترونية مباشرة على الأعضاء التي تتمدد وتتقلص.

تستخدم التقنية الجديدة تقنية التقاط الحركة مثل تلك المستخدمة في صناعة الأفلام، بالإضافة إلى أنها قد تُستخدم بشكل خاص لتشخيص ومراقبة رئات الأفراد المصابين بمرض كوفيد-19.

تم نشر البحث في مجلة ساينس أدفانس، وهي مجلة علمية تنشرها جمعية العلوم الأمريكية للتقدم.

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

يستند البحث على تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد تم اكتشافها قبل عامين. تم استخدام التقنية لأول مرة على يد تتحرك وتتحرك من اليسار إلى اليمين، مع طباعة الإلكترونيات مباشرة على جلد اليد. وقد تم تطويرها الآن لتعمل على أعضاء مثل الرئتين أو القلب، والتي تتمدد وتتقلص، مما يؤدي إلى تغيير في الشكل أو الانحناء.

مايكل ماكالباين هو أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة مينيسوتا والباحث الرئيسي في الدراسة.

“نحن ندفع حدود الطباعة ثلاثية الأبعاد بطرق لم نتخيلها من قبل،” قال ماكالباين. “الطباعة ثلاثية الأبعاد على كائن متحرك صعب بما فيه الكفاية، ولكن كان من الصعب العثور على طريقة لطباعة على سطح يتغير الشكل أثناء التمدد والانقباض.”

https://www.youtube.com/watch?v=_1eXqSSLJC4&feature=emb_title

التطوير والتطبيقات المستقبلية

استخدم الباحثون في البداية سطحًا شبيهًا بالبالون وطابعة ثلاثية الأبعاد مخصصة. استخدموا علامات تتبع الحركة، مثل تلك المستخدمة في إنشاء التأثيرات الخاصة في الأفلام، لمساعدة الطابعة ثلاثية الأبعاد على التكيف مع حركات التمدد والانقباض على السطح.

بعد استخدام السطح الشبيه بالبالون، قام الباحثون باختبارها على رئة حيوان تم تضخيمها اصطناعيًا. وقد أثبتت نجاحها، وتم طباعة حساس هيدروجيل لين مباشرة على السطح.

وفقًا لماكالباين، يمكن استخدام هذه التقنية في المستقبل لطباعة مباشرة على قلب يضخ.

“الفكرة الأوسع وراء هذا البحث هي أن هذا هو خطوة كبيرة نحو الهدف المتمثل في دمج تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع الروبوتات الجراحية،” قال ماكالباين. “في المستقبل، لن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مجرد طباعة، بل ستكون جزءًا من نظام روبوتي مستقل أكبر. هذا يمكن أن يكون مهمًا للأمراض مثل كوفيد-19، حيث يتعرض مقدمو الرعاية الصحية للخطر عند علاج المرضى.

included في فريق البحث أيضًا المؤلف الأول زيجي زو، مرشح دكتوراه في الهندسة الميكانيكية في جامعة مينيسوتا، بالإضافة إلى هيون سو بارك، أستاذ مساعد في قسم علوم الحاسوب والهندسة في جامعة مينيسوتا.

دعم البحث من قبل شركة Medtronic والمعهد الوطني للهندسة الحيوية والتصوير الطبي التابع للمعاهد الوطنية للصحة.