Investigación innovadora muestra cómo los sensores pueden ser impresos en 3D en órganos que se contraen

Una importante investigación ha salido de la Universidad de Minnesota que podría tener grandes implicaciones en la atención médica. Ingenieros mecánicos y científicos informáticos han desarrollado una nueva técnica de impresión 3D que permite imprimir sensores electrónicos directamente en órganos que se expanden y contraen.

La nueva técnica utiliza tecnología de captura de movimiento como la utilizada para crear películas, y además de tener implicaciones en el campo general de la atención médica, podría aplicarse específicamente para diagnosticar y monitorear los pulmones de personas con COVID-19.

La investigación se publicó en Science Advances, una revista científica publicada por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).

Técnica de impresión 3D

La investigación se basa en una técnica de impresión 3D que se descubrió hace dos años. La técnica se utilizó por primera vez en una mano que se movía y giraba de izquierda a derecha, con electrónica impresa directamente en la piel de la mano. Ahora se ha desarrollado aún más para funcionar en órganos como los pulmones o el corazón, que se expanden y contraen, lo que lleva a un cambio en la forma o la distorsión.

Michael McAlpine es un profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota y el investigador principal del estudio.

“Estamos empujando los límites de la impresión 3D de maneras que nunca imaginamos años atrás”, dijo McAlpine. “Imprimir en un objeto en movimiento es lo suficientemente difícil, pero fue un desafío encontrar una forma de imprimir en una superficie que se deformaba a medida que se expandía y contraía”.

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Desarrollo y aplicaciones futuras

Los investigadores utilizaron primero una superficie similar a un globo y una impresora 3D especializada. Utilizaron marcadores de seguimiento de captura de movimiento, como los utilizados para crear efectos especiales en películas, para ayudar a la impresora 3D a adaptarse a los movimientos de expansión y contracción en la superficie.

Después de utilizar la superficie similar a un globo, los investigadores la probaron en un pulmón de animal que se infló artificialmente. Resultó ser un éxito, y un sensor de hidrogel suave se imprimió directamente en la superficie.

Según McAlpine, esta tecnología podría utilizarse en el futuro para imprimir directamente en un corazón que late.

“La idea más amplia detrás de esta investigación es que este es un gran paso hacia el objetivo de combinar la tecnología de impresión 3D con robots quirúrgicos”, dijo McAlpine. “En el futuro, la impresión 3D no será solo sobre imprimir, sino que será parte de un sistema robótico autónomo más grande. Esto podría ser importante para enfermedades como el COVID-19, donde los proveedores de atención médica están en riesgo al tratar a los pacientes.

El equipo de investigación también incluyó al autor principal Zhijie Zhu, un candidato a doctorado en ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota, así como a Hyun Soo Park, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería de la Universidad de Minnesota.

El trabajo fue apoyado por Medtronic y el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería de los Institutos Nacionales de Salud.