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

Stort forskningsarbeid er kommet fra University of Minnesota, som kan ha store implikasjoner for helsevesenet. Mekaniske ingeniører og datavitenskapsmenn har utviklet en ny 3D-teknikk som gjør det mulig å direkte printe elektroniske sensorer på organer som utvider og trekker seg sammen.

Den nye teknikken bruker bevegelsesfangsteknologi som brukes til å lage filmer, og har implikasjoner ikke bare innen helsevesenet, men kan også brukes til å diagnostisere og overvåke lungene hos personer med COVID-19.

Forskningen ble publisert i Science Advances, et vitenskapelig tidsskrift utgitt av American Association for the Advancement of Science (AAAS).

3D-Printteknikk

Forskningen er basert på en 3D-teknikk som ble oppdaget for to år siden. Teknikken ble først brukt på en hånd som roterte og bevegde seg fra venstre til høyre, med elektronikk direkte printet på huden. Den er nå blitt videreutviklet til å fungere på organer som lungene eller hjertet, som utvider og trekker seg sammen, noe som fører til en endring i formen eller forvrengning.

Michael McAlpine er en professor i mekanisk ingeniørkunst ved University of Minnesota og seniorforsker på studien.

“Vi presser grensene for 3D-printing på nye måter vi ikke engang kunne forestille oss for noen år siden,” sa McAlpine. “3D-printing på et bevegelig objekt er vanskelig nok, men det var en stor utfordring å finne en måte å printe på en overflate som forandret seg mens den utvidet og trakk seg sammen.”

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

Utvikling og fremtidige anvendelser

Forskerne brukte først en ballong-lignende overflate og en spesialisert 3D-printer. De brukte bevegelsesfangsteknologi, som brukes til å lage spesialeffekter i filmer, for å hjelpe 3D-printeren til å tilpasse seg bevegelsene på overflaten.

Etter å ha brukt den ballong-lignende overflaten, testet forskerne den på en kunstig inflamert dyrelunge. Det viste seg å være en suksess, og en myk hydrogel-basert sensor ble printet direkte på overflaten.

Ifølge McAlpine kan denne teknologien i fremtiden brukes til å printe direkte på et pumpende hjerte.

“Den bredere idé bak denne forskningen er at dette er et stort skritt mot målet om å kombinere 3D-printingteknologi med kirurgiske roboter,” sa McAlpine. “I fremtiden vil 3D-printing ikke bare være om printing, men en del av et større autonomt robot-system. Dette kan være viktig for sykdommer som COVID-19, hvor helsepersonell er i risiko når de behandler pasienter.

Forskingsteamet inkluderte også hovedforfatter Zhijie Zhu, en mekanisk ingeniørkunst-kandidat ved University of Minnesota, samt Hyun Soo Park, assistant professor i University of Minnesotas avdeling for datavitenskap og ingeniørkunst.

Arbeidet ble støttet av Medtronic og National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering of the National Institutes of Health.