Дослідники використовували 3-D друк клітин хряща та наноматеріалів для створення функціональних вух, які приймають радіосигнали. Дослідження демонструє, що одного дня можливо створити біонічні тканини та органи.
У тканинній інженерії клітини та інші матеріали використовуються для поліпшення або заміни тканин організму, таких як кістки та хрящі. Однак в даний час складно створити структури 3-D для використання в організмі, особливо органах зі складною геометрією, наприклад вухами.
Щоб подолати цю проблему, дослідницька група на чолі з доктором Майклом Макалпіном з Принстонського університету та доктором Девідом Граціасом з Університету Джона Хопкінса перейшла до виробництва добавок або друку 3-D. У цьому процесі об’єкт 3-D 'друкується' шляхом укладання послідовних шарів матеріалу у візерунок, заснований на цифровій моделі.
Дослідники використовували комп'ютерний дизайн (CAD) малюнок правого вуха людини як креслення для друку. Вони використовували компоненти 3 в якості "чорнила" принтера: хрящові клітини в гідрогелевій матриці, структурний силікон та силікон, наповнений наночастинками срібла. Вухо будувалося пошарово за допомогою звичайного принтера 3-D, при цьому чорнило, просякнуте сріблом, утворювало спіральну антену.
Отримайте останні по електронній пошті
Протягом тижня 10 у культурних умовах гідрогелевий компонент друкованого вуха реабсорбувався, і клітини виробили позаклітинний матрикс, перетворивши вухо непрозорим.
Дослідники характеризували біохімічні, механічні та функціональні властивості вуха. Вони виявили, що «кіборгове вухо» може приймати сигнали в широкому радіочастотному діапазоні, при цьому індуктивна котушка виступає в якості приймальної антени. Частота сигналу коливалася від 1 МГц до 5 GHz.
Щоб продемонструвати універсальність підходу, дослідники перегорнули дизайн САПР та створили додаткове ліве вухо. Вони піддавали вуха сигналам антени лівого та правого стереофонічного звуку, збирали отримані вуха сигнали, подавали їх у цифровий осцилограф і відтворювали отримані звукові сигнали через гучні динаміки. Система випускала високоякісний звук, про що свідчить видання Fet Elise від Бетховена.
Взагалі, існують механічні та теплові проблеми, пов’язані із взаємодією електронних матеріалів з біологічними матеріалами ", - каже Макалпін. Наша робота пропонує новий підхід - розбудовувати та розвивати біологію в синергетичному відношенні та у форматі переплетення 3-D.
Це доказове дослідження показує, що тканини та електроніка можуть поєднуватися для формування гібридних, біонічних органів. Зараз команда планує включити інші матеріали, які дозволять вуху реєструвати акустичні звуки. Друк 3-D може розширити можливості для створення нового покоління імплантатів та протезів для відновлення або навіть підвищення рівня можливостей людини.
