Дослідники розробили наноінженерне чорнило для розробки гнучкої біоелектроніки, придатної для 3D-друку

Датчики, мікрофлюїдика й електроніка, котру можна носити та імплантувати, тепер можуть бути спроєктовані на універсальних, конформних і розтяжних підшарах. Однак, оскільки ці гаджети механічно та органічно відрізняються від шкіри людини, їх не можна інтегрувати та використовувати. В останньому дослідженні вчених говориться, що вони розробили нове чорнило для 3D-друку з біоелектронікою.

Дослідники Техаського університету A&M розробили новий клас чорнила з біоматеріалу, яке імітує властивості високопровідних тканин людини, наприклад, пори та шкіри, що робить їх ідеальними для 3D-друку. Однак у чорнилі з біоматеріалу, подібних до цього, використовується дисульфід молібдену MoS2, новий клас двовимірних наноматеріалів. Завдяки тонким шарам MoS2 він має хімічну енергію і може бути об'єднаний з желатином для отримання гнучкого гідрогелю, подібного до желе.

Ахілеш Гахарвар, професор Відділення біомедичної інженерії заявив, що нові гідрогелеві чорнила мають високу біосумісність і електропровідність, що прокладає шлях до біоелектроніки, котру можна імплантувати та носити в майбутньому.

Збільшуючи тиск, в'язкість чорнила зменшується. Таким чином, при стисканні він більше схожий на рідину, як кетчуп або зубна паста, які мають властивості розрідження при зсуві. Щоб зробити гідрогелеве чорнило, яке можна використовувати для друку 3D-об'єктів, команда інтегрувала електропровідні наноматеріали в модифікований желатин.

За словами Кайвалі Део, аспіранта кафедри біомедичної інженерії та провідного автора статті, незважаючи на те, що вони надзвичайно еластичні, ці пристрої для 3D-друку не ламаються. Крім того, ці пристрої дозволяють відстежувати динамічний рух людини й прокладати шлях для безперервного моніторингу руху.

Дослідники з лабораторії Гахарвара розробили тривимірний біопринтер з кількома головками, який є економічним, з відкритим вихідним кодом і повністю налаштованим інструментами з відкритим вихідним кодом і безкоштовним програмним забезпеченням. Крім того, дослідники можуть створювати 3D-біопринтери, адаптовані до їх власних дослідницьких потреб.

Гідрогелеве чорнило можна використовувати для друку електропровідних схем в 3D, і не обмежуватися планарними конструкціями, що дає можливість дослідникам створювати біоелектроніку, що налаштовується, з урахуванням конкретних вимог пацієнта.

Цей 3D-принтер дозволив друкувати електрично-активні та розтяжні цифрові гаджети. Ці гаджети демонструють виняткові можливості вимірювання деформації й можуть використовуватися для розробки методів моніторингу, що налаштовуються. Крім того, ви отримуєте доступ до нових можливостей для розробки універсальних датчиків із вбудованою електронікою.

Більш того, потенційні функції нового чорнила полягають у 3D-друку цифрових татуювань для людей, які страждають на хворобу Паркінсона. Проте дослідник сказав, що це надруковане електронне татуювання швидко виявляє рух та тремор потерпілого.

Цей проєкт здійснюється у співпраці з доктором Ентоні Гізеппі-Елі, віце-президентом з академічних питань та розвитку кадрів у Технічному коледжі Трі-Каунті, та доктором Лімей Тіаном, доцентом біомедичної інженерії в Техаському університеті A&M.

Це дослідження фінансувалося Національним інститутом біомедичної візуалізації та біоінженерії, Національним інститутом неврологічних розладів та інсульту та Фондом передового досвіду президента Техаського університету A&M. Попередній патент на цю технологію було подано спільно з Техаською інженерною експериментальною станцією A&M.