Исследователи печатают микроэлектроды на смолистых конфетах для новых медицинских применений

. Хотя они известны как популярная конфета, липкие медведи нашли другое использование в качестве транспорта для микроэлектродов с повышенной биосовместимостью, благодаря исследователи из Технического университета Мюнхена .

Команда, сотрудничающая с исследователями в институте Германии 19459002 Forschungszentrum Jülich успешно использовала струйную печать для прикрепления микроэлектродных массивов к мягким субстратам, в том числе клейким конфетам. Исследователи сказали, что этот подход упрощает использование этой технологии в медицине или биологическом применении.

«Обычно микроэлектродные массивы изготавливаются с оптической литографией в чистом помещении, и мы в течение некоторого времени использовали устройства для чистых помещений для различных применений, включая электрохимическое зондирование и стимуляцию клеток на чипе in vitro», Бернхард Вольфрум, доцент кафедры электротехники, электроники и вычислительной техники в университете, объяснил Design News .

Исследователи из Германии использовали смолистый медведь в качестве одного из нескольких мягких материалов, для которого, используя струйный принтер, они изготавливали микроэлектродные массивы на более биосовместимых подложках. (Источник изображения: Технический университет Мюнхена)

Эти массивы могут использоваться во многих приложениях, включая, например, обнаружение изменений напряжения, возникающих в результате активности в нейронах или мышечных клетках, для непосредственного измерения электрических сигналов в мозге или сердце, сказал он .

Однако, хотя микроэлектронные датчики использовались в течение многих лет в медицинских и лабораторных применениях, они обычно изготавливаются из твердых материалов, таких как кремний. Это недостаток, когда они вступают в контакт с живыми клетками. В организме, например, эти твердые материалы могут вызывать воспаление или потерю функциональности органов.

«Поскольку разные приложения требуют разных конструкций, касающихся как компоновки, так и материалов, мы искали какое-то время в более простых процессах изготовления, которые могут быть легко адаптированы без предварительной необходимости создания маски», — пояснил Вольфрум.

. В связи с заинтересованностью в разработке быстрого и дешевого процесса быстрого прототипирования микроэлектродного массива на мягких гидрогелях исследователи работали с высокотехнологичной версией струйного принтера для печати электродов чернилами на углеродной основе. Чтобы предотвратить попадание датчиков в бездействующие сигналы, они использовали нейтральный защитный слой, который они добавили к углеродным путям.

Липкий медведь был всего лишь одним из материалов, используемых в работе. Другие включают полидиметилсилоксаны или PDMS, который представляет собой мягкую форму кремния; агароза, вещество, используемое в экспериментах по биологии; и различные формы желатина, которые включали смолистый медведь, который был сначала расплавлен, а затем ему удалось затвердеть.

«Эта методика позволяет быстро скомпоновать различные макеты микроэлектродов на основе углерода на различных мягких подложках, таких как гидрогели, что нелегко сделать с помощью обычной микрообработки, — сказал Вольфрум. «Кроме того, подход к печати позволяет легко модифицировать макет дизайна без предварительного изготовления литографических масок».

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Инъекционная повязка для гидрогеля может спасти жизнь на поле битвы
Дорога к 3D-печатной электронике пройдет интеграция с 3D-печатными структурами
3D-печатный, похожий на мышцы гидрогель может ходить под водой

Метод, разработанный командой, может быть использован за пределами быстрого прототипирования в исследованиях. Он также может изменить способ лечения пациентов с помощью мягких структур для контроля нервных или сердечных функций в организме или даже служить кардиостимулятором внутри тела, сказал Вольфрум.

Команда планирует продолжить свою работу по печати более сложных трехмерных микроэлектродных массивов, говорят исследователи. Они также планируют изучить, как чувствительные к печати датчики избирательно реагируют на химические вещества, а не только на колебания напряжения, — для дальнейшего изучения.

«Возможность быстрой адаптации геометрической компоновки интерфейса и материалов может помочь нам разработать более эффективные устройства для стимуляции и записи клеток», — сказал Вольфрум. «Помимо этого, один из интересующих нас аспектов [other] — это разработка печатных устройств для 3D-стимуляции и записи, которые позволяют применять приложения за пределами классических плоских структур, обычно используемых в экспериментах по клеточной культуре».

Исследователи опубликовали документ о своей работе в журнале Nature Flexible Electronics .

Элизабет Монталбано — независимый писатель, который писал о технологии и культуре уже 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке. В свободное время она любит заниматься серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.