Nouvelles

Sep 17, 2023

Nouvelle impression 3D

Ariadna Cortes/IStock En vous abonnant, vous acceptez nos Conditions d'utilisation et

Ariadna Cortés/IStock

En vous abonnant, vous acceptez nos Conditions d'utilisation et Politiques Vous pouvez vous désabonner à tout moment.

L'électronique flexible a été utilisée dans de nombreux domaines, depuis les capteurs, les actionneurs, la microfluidique et l'électronique. Ils peuvent être des substrats flexibles, conformes et extensibles pour une portabilité à des applications implantables ou ingérables, mais en raison des substances qu'ils contiennent, il n'a pas été possible de les intégrer dans le corps humain.

Cependant, une équipe de chercheurs de la Texas A&M University a développé une nouvelle classe d'encres biomatériaux avec impression 3D qui imitent les tissus humains, tout comme la peau.

L'étude a été récemment publiée dans ACS Nano.

Selon l'étude, l'encre biomatériau nouvellement produite exploite une nouvelle classe de nanomatériaux 2D connue sous le nom de disulfure de molybdène (MoS2). Cette structure en couches minces de Mo32 implique des centres de défauts pour le rendre chimiquement actif et, combinée à de la gélatine modifiée pour obtenir un hydrogel flexible, est comparable à la structure de Jell-O.

Ingénierie A&M du Texas

"L'impact de ce travail est considérable dans l'impression 3D", a déclaré Akhilesh Gaharwar, professeur agrégé au Département de génie biomédical et Presidential Impact Fellow.

"Cette encre hydrogel nouvellement développée est hautement biocompatible et électriquement conductrice, ouvrant la voie à la prochaine génération de bioélectronique portable et implantable", a-t-il déclaré.

Les chercheurs ont fusionné des nanomatériaux électriquement conducteurs dans de la gélatine modifiée pour fabriquer une encre hydrogel nécessaire à la conception d'une encre propice à l'impression 3D.

Normalement, l'encre a des propriétés de fluidification par cisaillement dont la viscosité diminue à mesure que la force augmente. Pour cette raison, même s'il reste à l'état solide dans un tube, il se transforme en liquide à sa sortie.

Laboratoire Gaharwar / Université Texas A&M

Sur la base des résultats de la recherche, nous voyons que cette encre 3D nouvellement produite est portable, et pour cette raison, on pense que les patients atteints de la maladie de Parkinson, par exemple, peuvent être injectés sous leur peau pour faciliter leur surveillance.

"Ces dispositifs imprimés en 3D sont extrêmement élastomères et peuvent être comprimés, pliés ou tordus sans se casser", a déclaré Kaivalya Deo, étudiant diplômé du département de génie biomédical et auteur principal de l'article. "De plus, ces appareils sont actifs électroniquement, ce qui leur permet de surveiller les mouvements humains dynamiques et ouvre la voie à une surveillance continue des mouvements", a-t-il également déclaré.

Ce projet est en collaboration avec le Dr Anthony Guiseppi-Elie, vice-président des affaires académiques et du développement de la main-d'œuvre au Tri-County Technical College en Caroline du Sud, et le Dr Limei Tian, ​​professeur adjoint de génie biomédical à Texas A&M.

Cette étude a été financée par l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bio-ingénierie, l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux et le Fonds d'excellence du président de l'Université A&M du Texas. Un brevet provisoire sur cette technologie a été déposé en association avec la Texas A&M Engineering Experiment Station.

Résumé de l'étude :

L'électronique flexible nécessite des biointerfaces élastomères et conductrices avec des propriétés mécaniques natives de type tissu. Les approches conventionnelles pour concevoir une telle biointerface utilisent souvent des nanomatériaux conducteurs en combinaison avec des hydrogels polymères qui sont réticulés à l'aide de photoinitiateurs toxiques. De plus, ces systèmes présentent fréquemment une mauvaise biocompatibilité et font face à des compromis entre la conductivité et la rigidité mécanique dans des conditions physiologiques. Pour relever ces défis, nous avons développé une classe d'hydrogels rhéofluidifiants comme encres biomatériaux pour l'impression 3D de bioélectronique flexible. Ces hydrogels sont conçus grâce à une gélification facile axée sur les lacunes de nanoassemblages de MoS2 avec de la gélatine polymère thiolée d'origine naturelle. En raison des propriétés d'amincissement par cisaillement, ces hydrogels nanotechnologiques peuvent être imprimés dans des formes complexes qui peuvent répondre à la déformation mécanique. Les hydrogels nanotechnologiques réticulés chimiquement démontrent une augmentation de 20 fois des modules de compression et peuvent supporter jusqu'à 80 % de déformation sans déformation permanente, respectant la flexibilité anatomique humaine. Le réseau nanotechnologique présente une conductivité, un module de compression, une pseudocapacité et une biocompatibilité élevés. La structure réticulée imprimée en 3D démontre une excellente sensibilité à la contrainte et peut être utilisée comme électronique portable pour détecter diverses dynamiques de mouvement. Dans l'ensemble, les résultats suggèrent que ces hydrogels nanotechnologiques offrent des caractéristiques mécaniques, électroniques et biologiques améliorées pour diverses applications biomédicales émergentes, notamment les biocapteurs flexibles imprimés en 3D, les actionneurs, l'optoélectronique et les dispositifs d'administration thérapeutique.