Elettronica direttamente stampata in 3d sulla pelle umana all’Università del Minnesota

I ricercatori dell’Università del Minnesota sono riusciti per la prima volta a stampare in 3D dell’elettronica direttamente sulla pelle umana. Nel loro studio pionieristico, il team ha utilizzato una stampante 3D desktop portatile economica per fabbricare componenti elettronici funzionali direttamente sul retro della mano di una persona. È stato utilizzato uno speciale sistema di rilevamento del movimento per prevenire eventuali errori che si verificano durante il processo di stampa a causa del movimento della mano. Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata in futuro per inserire sensori temporanei sui corpi delle persone al fine di rilevare agenti chimici o biologici, o anche celle solari per caricare l’elettronica essenziale. Il team ha anche stampato cellule biologiche direttamente sulla pelle di un topo.

“Siamo entusiasti del potenziale di questa nuova tecnologia di stampa 3D utilizzando una stampante portatile e leggera che costa meno di   400 dollari”, ha dichiarato Michael McAlpine, autore principale dello studio e dell’Università del Minnesota Benjamin Mayhugh Professore Associato di Ingegneria Meccanica. “Immaginiamo che un soldato possa estrarre questa stampante da uno zaino e stampare un sensore chimico o altra elettronica di cui hanno bisogno, direttamente sulla pelle: sarebbe come un” un coltellino svizzero “del futuro con tutto ciò di cui hanno bisogno tutto in uno strumento di stampa 3D portatile. ”

Negli ultimi anni abbiamo assistito a una rapida evoluzione dell’elettronica di stampa 3D , con la tecnologia in continua evoluzione per soddisfare la crescente domanda di miniaturizzazione dei dispositivi elettronici. La stampa 3D sulla pelle è anche qualcosa che è stato esplorato in passato, così come il tessuto cutaneo stampato in 3D per innesti. Questo ultimo sviluppo è la prima volta che componenti elettronici funzionali sono stati stampati direttamente sulla pelle umana e mostra molte potenzialità future per combinare queste tecniche di stampa.

I componenti elettronici discreti sono stati inizialmente posizionati sulla mano del soggetto. L’elettronica stampata in 3D è stata stampata attorno a questi. Come dimostrazione del circuito finito, un LED è stato alimentato con successo. Una volta che l’elettronica stampata è servita al loro scopo, è facile staccarla con una pinzetta o lavare con acqua.

Una delle innovazioni chiave che ha permesso questa svolta nella stampa 3D è stata la creazione di un inchiostro specializzato fatto di scaglie d’argento. A differenza di altri inchiostri da stampa 3D che devono essere polimerizzati ad alte temperature e che brucerebbero la mano durante il processo di stampa, questo inchiostro è in grado di essere polimerizzato e può anche condurre a temperatura ambiente. Il team ha anche sviluppato un sistema per consentire alla mano del soggetto di muoversi leggermente durante il processo di stampa 3D. I marker sono stati posizionati sulla pelle e il 3D scansionato per creare una mappa. Con la visione artificiale, questa mappa potrebbe essere utilizzata dalla stampante per guidarla durante il processo di stampa, adattandosi a piccoli movimenti della mano in tempo reale.

Per ricercare ulteriori applicazioni della stampa 3D direttamente sulla pelle, lo stesso team di ingegneri ha collaborato con l’Università del Minnesota, Dipartimento di Pediatria, dottore e scuola medica, Dean, Jakub Tolar, che è un esperto di fama mondiale nel trattamento delle malattie rare della pelle. Hanno usato un bio-inchiostro speciale per stampare in 3D le cellule organiche su una ferita sulla pelle di un topo. In futuro, lo sviluppo di questa tecnica potrebbe portare a nuovi trattamenti medici avanzati che consentano una migliore guarigione delle ferite e la stampa 3D diretta di innesti cutanei, per le persone con lesioni e altri disturbi della pelle.

Questo studio è stato finanziato da sovvenzioni dal National Institutes of Health e dalla medicina rigenerativa finanziata dallo stato del Minnesota. I risultati sono stati dettagliati in un articolo intitolato “3D Stampato funzionali e biologiche su Moving Freeform superfici”, che è stato pubblicato nella  Advanced Materials  Journal .

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