Pesquisadores projetam novas tintas para bioeletrônica vestível imprimível em 3D: usos potenciais incluem impressão de tatuagens eletrônicas para aplicações de rastreamento médico

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Pesquisadores do Laboratório Gaharwar desenvolveram uma nova biotinta de nanoengenharia para bioeletrônica vestível imprimível em 3D. Esses dispositivos imprimíveis em 3D são eletronicamente ativos e podem monitorar o movimento humano dinâmico, abrindo caminho para o monitoramento contínuo do movimento.
CRÉDITO
Laboratório Gaharwar/Texas A&M Engineering

Abstrato:
A eletrônica flexível permitiu o projeto de sensores, atuadores, microfluídica e eletrônica em subcamadas flexíveis, conformadas e/ou extensíveis para aplicações vestíveis, implantáveis ou ingeríveis. No entanto, esses dispositivos possuem propriedades mecânicas e biológicas muito diferentes quando comparados ao tecido humano e, portanto, não podem ser integrados ao corpo humano.

Pesquisadores projetam novas tintas para bioeletrônica vestível imprimível em 3D: usos potenciais incluem a impressão de tatuagens eletrônicas para aplicações de rastreamento médico

Estação da faculdade, TX | Publicado em 19 de agosto de 2022

Uma equipe de pesquisadores da Texas A&M University desenvolveu uma nova classe de tintas de biomateriais que imitam características nativas de tecidos humanos altamente condutores, como a pele, que são essenciais para a tinta a ser usada na impressão 3D.

Esta tinta de biomaterial aproveita uma nova classe de nanomateriais 2D conhecidos como dissulfeto de molibdênio (MoS2). A estrutura em camadas finas do MoS2 contém centros de defeitos para torná-lo quimicamente ativo e, combinado com gelatina modificada para obter um hidrogel flexível, comparável à estrutura da gelatina.

"O impacto deste trabalho é de longo alcance na impressão 3D", disse o Dr. Akhilesh Gaharwar, professor associado do Departamento de Engenharia Biomédica e bolsista de impacto presidencial. “Esta tinta de hidrogel recém-projetada é altamente biocompatível e eletricamente condutora, abrindo caminho para a próxima geração de bioeletrônica vestível e implantável.”

Este estudo foi publicado recentemente na ACS Nano.

A tinta tem propriedades de afinamento de cisalhamento que diminuem em viscosidade à medida que a força aumenta, por isso é sólida dentro do tubo, mas flui mais como um líquido quando espremida, semelhante ao ketchup ou pasta de dente. A equipe incorporou esses nanomateriais eletricamente condutores em uma gelatina modificada para fazer uma tinta de hidrogel com características essenciais para projetar tintas propícias à impressão 3D.

“Esses dispositivos impressos em 3D são extremamente elastoméricos e podem ser comprimidos, dobrados ou torcidos sem quebrar”, disse Kaivalya Deo, estudante de pós-graduação do departamento de engenharia biomédica e principal autor do artigo. “Além disso, esses dispositivos são eletronicamente ativos, permitindo que monitorem o movimento humano dinâmico e abrindo caminho para o monitoramento contínuo do movimento.”

Para imprimir a tinta em 3D, os pesquisadores do Gaharwar Laboratory projetaram uma bioimpressora 3D de várias cabeças, de código aberto e econômica, totalmente funcional e personalizável, executada em ferramentas de código aberto e freeware. Isso também permite que qualquer pesquisador construa bioimpressoras 3D sob medida para atender às suas próprias necessidades de pesquisa.

A tinta de hidrogel impressa em 3D eletricamente condutora pode criar circuitos 3D complexos e não se limita a projetos planares, permitindo que os pesquisadores façam bioeletrônica personalizável sob medida para os requisitos específicos do paciente.

Ao utilizar essas impressoras 3D, a Deo conseguiu imprimir dispositivos eletrônicos eletricamente ativos e elásticos. Esses dispositivos demonstram recursos extraordinários de detecção de tensão e podem ser usados para projetar sistemas de monitoramento personalizáveis. Isso também abre novas possibilidades para projetar sensores extensíveis com componentes microeletrônicos integrados.

Uma das potenciais aplicações da nova tinta é na impressão 3D de tatuagens eletrônicas para pacientes com doença de Parkinson. Os pesquisadores prevêem que esta tatuagem eletrônica impressa pode monitorar o movimento de um paciente, incluindo tremores.

Este projeto é em colaboração com o Dr. Anthony Guiseppi-Elie, vice-presidente de assuntos acadêmicos e desenvolvimento da força de trabalho no Tri-County Technical College, e Dr. Limei Tian, professor assistente de engenharia biomédica no Texas A&M.

Este estudo foi financiado pelo National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, o National Institute of Neurological Disorders and Stroke e o Texas A&M University President's Excellence Fund. Uma patente provisória desta tecnologia foi registrada em associação com a Texas A&M Engineering Experiment Station.

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Contactos:
Lesley Henton
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