Новаторське дослідження показало, як сенсори можуть бути надруковані на скорочувальних органах

Важливе дослідження вийшло з університету Міннесоти, яке може мати великі наслідки для охорони здоров’я. Інженери-механіки та комп’ютерні вчені розробили нову технологію 3D-друку, яка дозволяє друкувати електронні сенсори безпосередньо на органах, які розширюються та скорочуються.

Нова технологія використовує технологію захоплення руху, як у кіно, і, окрім того, що має наслідки в галузі охорони здоров’я, вона може бути застосована для діагностики та моніторингу легенів осіб з COVID-19.

Дослідження було опубліковано в Science Advances, науковому журналі, який видається Американською асоціацією сприяння розвитку науки (AAAS).

Технологія 3D-друку

Дослідження базується на технології 3D-друку, відкритій два роки тому. Спочатку ця технологія була застосована до руки, яка рухалася та поверталася вліво-вправо, з електронікою, надрукованою безпосередньо на шкірі руки. Тепер її вдосконалили, щоб вона могла працювати з органами, такими як легені чи серце, які розширюються та скорочуються, що призводить до зміни форми або викривлення.

Майкл Макалпін – професор механічної інженерії університету Міннесоти та старший дослідник цього дослідження.

“Ми розширюємо межі 3D-друку новими способами, яких ми навіть не уявляли собі роки тому”, – сказав Макалпін. “3D-друк на рухомому об’єкті вже досить складний, але було досить складно знайти спосіб друкувати на поверхні, яка деформується під час розширення та скорочення.”

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

Розробка та майбутні застосування

Дослідники спочатку використали поверхню, подібну до балону, та спеціальний 3D-принтер. Вони використали маркери відстеження руху, подібні до тих, які використовуються для створення спеціальних ефектів у кіно, щоб допомогти 3D-принтеру адаптуватися до рухів розширення та скорочення на поверхні.

Після використання поверхні, подібної до балону, дослідники протестували її на легені тварини, яку штучно надували. Це виявилося успішним, і м’який гідрогельний сенсор був надрукований безпосередньо на поверхні.

За словами Макалпіна, ця технологія може бути використана в майбутньому для друку безпосередньо на серці, яке помпує кров.

“Ширша ідея цієї досліджень полягає в тому, що це великий крок вперед до поєднання технології 3D-друку з хірургічними роботами”, – сказав Макалпін. “У майбутньому 3D-друк не буде лише друкуванням, а частиною більшої автономної робототехнічної системи. Це може бути важливо для захворювань, таких як COVID-19, коли медичні працівники піддаються ризику при лікуванні пацієнтів.

До команди дослідників також входили головний автор Чжіцзє Чжу, кандидат механічної інженерії університету Міннесоти, а також Хьон Су Парк, доцент кафедри комп’ютерних наук та інженерії університету Міннесоти.

Дослідження було підтримано компанією Medtronic та Національним інститутом біомедичної інженерії та біоінженерії Національних інститутів охорони здоров’я.