Banebrydende forskning viser, hvordan sensorer kan 3D-printes på kontraherende organer

En stor forskning er kommet fra University of Minnesota, som kan have enorme implikationer for sundhedssektoren. Mekaniske ingeniører og computerforskere har udviklet en ny 3D-printteknik, der tillader elektroniske sensorer at blive direkte printet på organer, der udvider og kontraherer.

Den nye teknik bruger motion capture-teknologi, som bruges til at lave film, og ud over at have implikationer inden for sundhedssektoren generelt, kan den også anvendes specifikt til at diagnostisere og overvåge lungerne hos personer med COVID-19.

Forskningen er publiceret i Science Advances, et videnskabeligt tidsskrift udgivet af American Association for the Advancement of Science (AAAS).

3D-Printteknik

Forskningen er baseret på en 3D-printteknik, der blev opdaget for to år siden. Teknikken blev først brugt på en hånd, der roterede og bevægede sig fra venstre til højre, med elektronik direkte printet på huden. Den er nu blevet udviklet yderligere til at fungere på organer som lungerne eller hjertet, der udvider og kontraherer, hvilket fører til en ændring i formen eller forvrængning.

Michael McAlpine er en professor i mekanisk ingeniørvidenskab ved University of Minnesota og seniorforsker på studiet.

“Vi er ved at udvide grænserne for 3D-printning på nye måder, som vi aldrig havde forestillet os for år tilbage,” sagde McAlpine. “3D-printning på et bevægeligt objekt er svært nok, men det var en stor udfordring at finde en måde at printe på en overflade, der blev deformeret, da den udvidede og kontraherede.”

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

Udvikling og fremtidige anvendelser

Forskerne brugte først en ballon-lignende overflade og en specialiseret 3D-printer. De anvendte motion capture-sporingsmarkører, som de, der bruges til at lave special effekter i film, for at hjælpe 3D-printeren med at tilpasse sig udvidelses- og kontraktionsbevægelserne på overfladen.

Efter at have brugt den ballon-lignende overflade, testede forskerne den på en animals lunge, der var kunstigt opblæst. Det viste sig at være en succes, og en blød hydrogel-baseret sensor blev printet direkte på overfladen.

Ifølge McAlpine kan denne teknologi i fremtiden anvendes til at printe direkte på et pumpende hjerte.

“Den bredere idé bag denne forskning er, at dette er et stort skridt mod målet om at kombinere 3D-printteknologi med kirurgiske robotter,” sagde McAlpine. “I fremtiden vil 3D-printning ikke blot være om at printe, men en del af et større autonomt robot-system. Dette kan være vigtigt for sygdomme som COVID-19, hvor sundhedsudbydere er i risiko, når de behandler patienter.

Forskningsholdet inkluderede også den ledende forfatter Zhijie Zhu, en mekanisk ingeniør-ph.d.-stipendiat ved University of Minnesota, samt Hyun Soo Park, adjunkt i University of Minnesotas afdeling for datalogi og ingeniørvidenskab.

Arbejdet blev støttet af Medtronic og National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering of the National Institutes of Health.