Houston Üniversitesi'ndeki bilim adamları, bir gün bir insan konakçıya implante edilebilecek yeni bir 3D baskı biyosensör yöntemi geliştirdiler.
Ekibin yöntemi, multifoton litografi (MPL) kullanarak, küçük biyouyumlu devre kartları oluşturmak için organik yarı iletken malzemelerle katman katman polimerize reçineleri içerir. Şimdiye kadar, araştırmacılar yüksek hassasiyetli glikoz sensörleri oluşturmak için süreçlerini kullandılar, ancak daha fazla araştırma ve geliştirme ile yeni nesil biyoelektronik cihazların üretiminin önünü açabileceğine inanıyorlar.
Ekip, makalelerinde, "Burada, çeşitli 3D OS kompozit mikroyapılarını (OSCM'ler) imal etmek için organik yarı iletken (OS) malzemelerle katkılı tek tip ve şeffaf ışığa duyarlı bir reçine tanıtıldı" dedi. "[Bizim] sonuçlarımız, bu cihazların esnek biyoelektronikten nanoelektronik ve çip üzerinde organ cihazlara kadar geniş bir uygulama yelpazesi için büyük potansiyelini gösteriyor."
İletken implantları hayata geçirmek
Araştırmacılar, makalelerinde MPL'yi, malzemenin çok yönlülüğü ve elde edebileceği yüksek hassasiyet (15 nanometreye kadar çözünürlük) nedeniyle doğrudan lazerle yazma (DLW) 3D baskıda "en son teknoloji" teknoloji olarak tanımladılar. . ). Bu nedenle, Houston ekibi, teknolojiyi son birkaç yıldır yoğun araştırmalara konu olan türdeki nanoelektronik cihazların üretimi için ideal olarak görüyor.
Bununla birlikte, bu tür biyoimplantların 3D baskısının uygulanabilirliği, onları üretmek için kullanılan malzemelerin düşük elektrik iletkenliği nedeniyle sınırlı olmaya devam ediyor. Bilim adamlarına göre bunun nedeni, prototip biyoelektroniklerin genellikle karbon nanotüplerden veya grafenden yapılmasıdır, bu nedenle "reçinelerde eşit olarak dağılması zor" ve "önemli faz ayrımı olmadan" inorganik özelliklere sahiptirler.
Bu eksikliklerin üstesinden gelmek için, Houston araştırmacıları, DMSO yüklü PEGA polimeri, PEDOT: PSS organik yarı iletken, laminin ve glikoz oksidazdan oluşan kendi MPL reçinelerini geliştirdiler;
3D baskılı sito-uyumlu PCB
Başlangıçta, araştırmacılar materyallerini bir dizi mikro kapasitör içeren baskılı devre kartları (PCB'ler) dahil olmak üzere çeşitli mikro elektronik cihazlar üretmek için kullandılar. Ekip, tekniklerinin etkinliğini gösterdikten sonra, farklı hayvan dokularının zarlarında bulunan ve hücre bağlanmasını, sinyalleşmeyi ve göçü destekleyen bir glikoprotein olan laminin ile deney yapmaya başladı.
Reçineyi proteinle yükledikten sonra ekip, daha karmaşık mikro yapılara 3D yazdırmaya devam etti ve ardından 48 saat boyunca fare dokusunda kültürlendi. Bilim adamları, ilaçsız örneklerle karşılaştırıldığında, hücrelerinin "gelişmiş hayatta kalma" kanıtı gösterdiğini ve aynı zamanda bağlanma ve çoğalmayı teşvik etme yeteneğini koruduğunu kaydetti.
İmplantların biyouyumluluğunu belirledikten sonra, araştırmacılar bu cihazların elektrokimyasal özelliklerini değerlendirmeye çalıştılar. Biyolojik olarak ilgili 1 kHz frekansta yapılan testler, mikro elektrotun çapı arttıkça, ekibin PCB'sinin elektrik empedansının tüm frekanslarda (1 ila 105 Hz) azaldığını ve sonuçların "önceden bildirilen sonuçlarla tutarlı" olduğunu gösterdi.
Son olarak, bilim adamları, yöntemlerinin potansiyel uygulamasını göstermek için, bunu, elektrik akımı kullanarak glikoz seviyelerini yüksek kararlılık ve hassasiyetle tespit edebilen yeni bir biyosensör türü üretmek için kullandılar. Cihazın mevcut monitörlerden on kat daha hassas olduğu göz önüne alındığında, ekip, reçinelerinin artık sibernetik implantlara doğru insan ilerlemesini hızlandırmaya yardımcı olabileceğini söylüyor.
Gösterilen MPL uyumlu OS kompozit reçinelerinin, esnek biyoelektronik/biyosensörler, nanoelektronik, çip üzerinde organ ve bağışıklık hücresi tedavisi gibi gelişmekte olan alanlarda çeşitli uygulamalar için yumuşak, biyoaktif ve iletken mikro yapılar üreteceğini tahmin ediyoruz. Yolu aç." Araştırmacılar makalelerinde sonuçlandırdı.
