Des recherches révolutionnaires montrent comment les capteurs peuvent être imprimés en 3D sur des organes contractants

Des recherches majeures menées à l’Université du Minnesota pourraient avoir des implications importantes dans le domaine de la santé. Les ingénieurs mécaniques et les informaticiens ont développé une nouvelle technique d’impression 3D qui permet d’imprimer directement des capteurs électroniques sur des organes qui se contractent et se dilatent.

La nouvelle technique utilise la technologie de capture de mouvement, telle que celle utilisée pour créer des films, et outre ses implications dans le domaine de la santé en général, elle pourrait être spécifiquement appliquée pour diagnostiquer et surveiller les poumons des personnes atteintes de COVID-19.

Les recherches ont été publiées dans Science Advances, une revue scientifique publiée par l’Association américaine pour l’avancement de la science (AAAS).

Technique d’impression 3D

Les recherches sont basées sur une technique d’impression 3D découverte il y a deux ans. La technique a été utilisée pour la première fois sur une main qui tournait et se déplaçait de gauche à droite, avec des électroniques imprimées directement sur la peau de la main. Elle a maintenant été développée pour fonctionner sur des organes tels que les poumons ou le cœur, qui se contractent et se dilatent, entraînant un changement de forme ou de distorsion.

Michael McAlpine est professeur d’ingénierie mécanique à l’Université du Minnesota et chercheur principal de l’étude.

« Nous poussons les limites de l’impression 3D de nouvelles manières que nous n’avions même pas imaginées il y a quelques années », a déclaré McAlpine. « L’impression 3D sur un objet en mouvement est déjà difficile, mais il a été très difficile de trouver un moyen d’imprimer sur une surface qui se déformait à mesure qu’elle se contractait et se dilatait. »

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Développement et applications futures

Les chercheurs ont d’abord utilisé une surface en forme de ballon et une imprimante 3D spécialisée. Ils ont utilisé des marqueurs de suivi de mouvement, comme ceux utilisés pour créer des effets spéciaux dans les films, pour aider l’imprimante 3D à s’adapter aux mouvements de contraction et de dilatation de la surface.

Après avoir utilisé la surface en forme de ballon, les chercheurs l’ont testée sur un poumon d’animal qui avait été artificiellement gonflé. Cela s’est avéré être un succès, et un capteur à base de hydrogel doux a été imprimé directement sur la surface.

Selon McAlpine, cette technologie pourrait être utilisée à l’avenir pour imprimer directement sur un cœur qui pompe.

« L’idée plus large derrière cette recherche est qu’il s’agit d’un grand pas en avant vers l’objectif de combiner la technologie d’impression 3D avec les robots chirurgicaux », a déclaré McAlpine. « À l’avenir, l’impression 3D ne sera pas seulement une question d’impression, mais fera partie d’un système robotique autonome plus large. Cela pourrait être important pour des maladies comme la COVID-19, où les prestataires de soins de santé sont à risque lorsqu’ils traitent des patients. »

L’équipe de recherche comprenait également l’auteur principal Zhijie Zhu, candidat au doctorat en ingénierie mécanique à l’Université du Minnesota, ainsi que Hyun Soo Park, professeur agrégé au département d’informatique et de génie électrique de l’Université du Minnesota.

Les travaux ont été soutenus par Medtronic et l’Institut national de l’imagerie biomédicale et de la bioingénierie des National Institutes of Health.