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2022/07/25
利用科技加強諜戰?3D列印生物電子設備植入人體
生物3D列印
的技術從人體器官到
骨骼
,都對列印材料有著嚴格的要求,美國科學家最新研發的一種獨特樹脂,可用來3D列印生物感測器並植入人體,成為新一代的
生物電子設備
。
(
圖片來源
)
簡述多光子光刻MPL
多光子光刻(MPL)是目前最先進的3D微製造技術,由特定的聚合物、有機半導體、層黏連蛋白和葡萄糖氧化酶組成,能精確地
3D列印
成均勻的迷你生物性電路板,可實現解析度低至15奈米的高精度,成為生產
奈米
電子設備的理想選擇。
科學家利用多光子光刻技術,把載著有機半導體材料的樹脂逐層聚合,形成微小的生物相容電路板,製造出高精度的葡萄糖
感測器
,由此證明從柔性生物電子到奈米電子的技術,製造器官芯片的應用潛力。
研究人員最初的3D列印微結構
3D列印細胞相容性的電路板PCB
最初,研究人員使用他們的材料生產多種微電子設備,包括列印電路板(PCB)以及一系列的微
電容器
,然後開始試驗層黏連蛋白——這是一種在動物組織中發現的糖蛋白,可促進
細胞
附著、信號傳導和遷移的功能。
在使用蛋白質加載樹脂後,該團隊將它
3D列印
成更複雜的微結構,然後在實驗鼠的組織內培養48小時,與未參與研究的實驗鼠相比,前者的細胞顯示出「增強存活率」的證據,同時還保留了促進附著和增殖的能力。
在確定植入物的
生物相容
性後,研究人員開始評估這些裝置的電化學特性,另外,為了展示其潛在的應用方式,科學家把它用來生產一種新型的生物
感測器
,該感測器能夠利用電流,以高穩定性和精度來檢測葡萄糖水平,證實其靈敏度比目前的監測方法高出十倍,也證明了這種新樹脂能幫助加速人體植入物的技術發展。
科學家預計這項發明將為柔性生物電子學或生物感測器、奈米電子學、器官芯片和免疫細胞療法等新興的領域,生產出具柔軟、生物活性和導電微結構的設備。
科學團隊的有機電子3D列印工作流程
植入物的應用遠景
儘管控制植入物的技術聽起來很
科幻
,但其實過去為了治療帕金森病,也有研究使用
3D列印
的技術製作神經注入藥物的輸送裝置,另外,也有科學家已經開發出一種治療神經系統損傷的3D列印
神經
植入物。
從理論上來講,這些設備結合了生物學和電子學,可以使大腦連接到電腦上,從而解決神經系統的疾病。
同樣的,在另一個實驗用例中,美國陸軍正在研究
3D列印
生物感測器,期望將來在軍隊中進行生理追蹤,甚至對
戰場
上的潛在威脅加強判斷的靈敏度。
一組注入層黏連蛋白的3D列印微結構
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