Biosensori indossabili per la stampa 3D dalla Corea

RICERCATORI COREANI STAMPANO IN 3D BIOSENSORI ALTAMENTE SENSIBILI E INDOSSABILI

Un team di ricercatori dell’Università di Sungkyunkwan ha utilizzato una testina di stampa a getto d’inchiostro disponibile in commercio per fabbricare biosensori medici indossabili per il monitoraggio sanitario personalizzato. Utilizzando un elastomero di silicone morbido e flessibile con un’impalcatura di zucchero, il team è stato in grado di stampare funzioni ad alta risoluzione in un pacchetto leggero, elettricamente conduttivo. I biosensori modellabili vengono utilizzati per rilevare segnali di deformazione corporea che cambiano attivamente, nonché segnali di elettromiografia (EMG), attività elettrodermica (EDA) ed elettroencefalogramma (EEG) che cambiano passivamente.

La stampa 3D per cure mediche personalizzate richiederà sempre un alto livello di personalizzazione. Per i dispositivi di rilascio di farmaci come i tablet, i dosaggi saranno personalizzati, mentre per i modelli anatomici pre-chirurgici, i contorni del paziente saranno unici per loro. Allo stesso modo, i biosensori indossabili stampati in 3D dovranno conformarsi alla forma del corpo del paziente e rimanere lì. Per questo, devono essere flessibili, leggeri e non tossici. Per rilevare i cambiamenti nei segnali elettrici sotto la pelle, dovranno anche essere altamente sensibili e, naturalmente, elettricamente conduttivi.

Con l’ampia serie di requisiti in mente, i ricercatori coreani hanno prima acquisito alcune scansioni anatomiche del corpo 3D da pazienti volontari. Queste scansioni sono state utilizzate come punto di riferimento per modellare i biosensori indossabili personalizzati. Il team ha stampato in 3D uno scaffold di zucchero poroso per ciascuno dei dispositivi indossabili e iniettato i pori con un riempitivo di elastomero siliconico (tra gli altri additivi) per dare ai sensori la loro elasticità. Una volta sciolti i ponteggi di zucchero, tutto ciò che restava era un materiale conduttivo interconnesso a rete microcellulare a bassa densità e altamente flessibile .

Sono stati condotti numerosi esperimenti per testare la funzionalità dei biosensori appena stampati, tra cui uno studio completo del sonno che misurava le onde cerebrali e uno studio sul tapis roulant che misura l’attività dei neuroni nel tessuto muscolare. I ricercatori hanno concluso che i sensori stampati in 3D specifici per il paziente erano altamente sensibili alle minime variazioni del segnale elettrico sotto la pelle, nei muscoli e nel cervello dei volontari. Sono stati in grado di monitorare i segnali in rapida evoluzione del corpo umano in tempo reale con un alto grado di precisione, aggiungendo un’altra applicazione all’elenco crescente di usi della stampa 3D. I ricercatori intendono sviluppare ulteriormente la tecnologia per includere una serie di altre diagnosi personalizzate del punto di cura.

Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Impalcatura di zucchero stampata in 3D per sensori indossabili attivi e passivi ad alta precisione e altamente sensibili “. È co-autore di Dong Hae Ho, Panuk Hong, Joong Tark Han, Sang ‐ Youn Kim, S. Joon Kwon e Jeong Ho Cho.

La stampa 3D di sensori è una di quelle nuove applicazioni che sta rapidamente guadagnando terreno da ricercatori e aziende. All’inizio di questo mese, REHAU , uno dei principali produttori di polimeri, ha stampato con successo un sensore a sfioramento 3D utilizzando la tecnologia elettronica AM di Nano Dimension . Integrando un circuito elettronico, REHAU è stato in grado di funzionalizzare uno dei suoi materiali polimerici premium come parte del suo programma “Elettronica in polimeri”. Altrove, presso l’ Università di Lincoln , i ricercatori hanno prototipato un braccio protesico a stampa 3D, azionato da sensori, progettato per i più piccoli.

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