Новаторские исследования показывают, как датчики могут быть напечатаны на сокращающихся органах с помощью 3D-печати

Из Университета Миннесоты вышло значительное исследование, которое может иметь огромные последствия для здравоохранения. Инженеры-механики и компьютерные ученые разработали новую технику 3D-печати, которая позволяет напрямую печатать электронные датчики на органах, которые расширяются и сокращаются.

Новая техника использует технологию захвата движения, как та, которая используется для создания фильмов, и, кроме того, что она имеет последствия в общей области здравоохранения, она может быть конкретно применена для диагностики и мониторинга легких людей с COVID-19.

Исследование было опубликовано в Science Advances, научном журнале, издаваемом Американской ассоциацией содействия развитию науки (AAAS).

Техника 3D-печати

Исследование основано на технике 3D-печати, которая была открыта два года назад. Техника была впервые использована на руке, которая вращалась и двигалась влево и вправо, с электроникой, напрямую напечатанной на коже руки. Теперь она была разработана еще дальше, чтобы работать с органами, такими как легкие или сердце, которые расширяются и сокращаются, что приводит к изменению формы или искажению.

Майкл Макалпин – профессор механической инженерии Университета Миннесоты и старший исследователь в этом исследовании.

“Мы расширяем границы 3D-печати новыми способами, которые мы даже не представляли себе несколько лет назад”, – сказал Макалпин. “3D-печать на движущемся объекте уже достаточно сложна, но было довольно сложно найти способ печатать на поверхности, которая деформировалась при расширении и сокращении.”

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

Разработка и будущие применения

Исследователи сначала использовали поверхность, похожую на воздушный шар, и специализированный 3D-принтер. Они использовали маркеры отслеживания движения, как те, которые используются для создания специальных эффектов в фильмах, чтобы помочь 3D-принтеру адаптироваться к движениям расширения и сокращения на поверхности.

После использования поверхности, похожей на воздушный шар, исследователи протестировали ее на легком животного, который был искусственно надут. Это оказалось успешным, и мягкий гидрогельный датчик был напечатан напрямую на поверхности.

По словам Макалпина, эта технология может быть использована в будущем для прямой печати на работающем сердце.

“Более широкая идея, стоящая за этим исследованием, заключается в том, что это большой шаг вперед к цели объединения технологии 3D-печати с хирургическими роботами”, – сказал Макалпин. “В будущем 3D-печать не будет только о печати, но будет частью более крупной автономной роботической системы. Это может быть важно для заболеваний, таких как COVID-19, когда медицинские работники находятся под угрозой при лечении пациентов.

В исследовательскую команду также входили ведущий автор Жижие Чжу, кандидат на степень доктора философии по механической инженерии в Университете Миннесоты, а также Хюн Су Парк, помощник профессора в департаменте компьютерных наук и инженерии Университета Миннесоты.

Работа была поддержана компанией Medtronic и Национальным институтом биомедицинской изображения и инженерии Национальных институтов здравоохранения.