Forskere 3-D-printer elektronik og celler direkte på huden

I et banebrydende nyt studie, forskere ved University of Minnesota brugte en tilpasset, lavpris 3D-printer til at printe elektronik på en rigtig hånd for første gang. Teknologien kunne bruges af soldater på slagmarken til at printe midlertidige sensorer på deres kroppe for at detektere kemiske eller biologiske agenser eller solceller til at oplade vigtig elektronik.

Forskere har også med succes printet biologiske celler på hudsåret på en mus. Teknikken kan føre til nye medicinske behandlinger til sårheling og direkte udskrivning af grafts til hudlidelser.

Forskningsundersøgelsen blev offentliggjort i dag på bagsiden af ​​det akademiske tidsskrift Avancerede materialer .

"Vi er begejstrede for potentialet i denne nye 3D-printteknologi ved hjælp af en bærbar, letvægtsprinter, der koster mindre end $400, " sagde Michael McAlpine, undersøgelsens hovedforfatter og University of Minnesota Benjamin Mayhugh Associate Professor of Mechanical Engineering. "Vi forestiller os, at en soldat kunne trække denne printer ud af en rygsæk og printe en kemisk sensor eller anden elektronik, de har brug for, direkte på huden. Det ville være som en fremtidens 'schweizerkniv' med alt, hvad de har brug for i ét bærbart 3D-printværktøj."

En af de vigtigste nyskabelser ved den nye 3D-printteknik er, at denne printer kan tilpasse sig små bevægelser af kroppen under udskrivning. Midlertidige markører placeres på huden og huden scannes. Printeren bruger computersyn til at tilpasse sig bevægelser i realtid.

"Uanset hvor hårdt nogen ville prøve at holde sig stille, når du bruger printeren på huden, en person bevæger sig lidt, og hver hånd er anderledes, " sagde McAlpine. "Denne printer kan spore hånden ved hjælp af markører og justere i realtid til håndens bevægelser og konturer, så print af elektronikken bevarer sin kredsløbsform."

En anden unik egenskab ved denne 3D-printteknik er, at den bruger en specialiseret blæk lavet af sølvflager, der kan hærde og lede ved stuetemperatur. Dette er forskelligt fra andre 3D-printblæk, der skal hærde ved høje temperaturer (op til 100 grader Celsius eller 212 grader Fahrenheit) og ville brænde hånden.

For at fjerne elektronikken, personen kan blot pille den elektroniske enhed af med en pincet eller vaske den af ​​med vand.

Ud over elektronik, den nye 3D-printteknik baner vejen for mange andre applikationer, herunder udskrivning af celler for at hjælpe dem med hudsygdomme. McAlpines team samarbejdede med University of Minnesota Department of Pediatrics læge og lægeskoledekan Jakub Tolar, en verdenskendt ekspert i behandling af sjældne hudsygdomme. Holdet brugte med succes et bioblæk til at udskrive celler på et sår på musens hud, hvilket kan føre til avancerede medicinske behandlinger for personer med hudsygdomme.

"Jeg er fascineret af ideen om at printe elektronik eller celler direkte på huden, " sagde McAlpine. "Det er så simpel en idé og har ubegrænset potentiale for vigtige applikationer i fremtiden."