Οι μηχανικοί δημιούργησαν μια συσκευή που επιτρέπει την τοποθέτηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σε ζωντανούς ιστούς και ιατρικά εμφυτεύματα χωρίς βλάβες

Νέος τρόπος εκτύπωσης ηλεκτρονικών απευθείας σε ζωντανά ιστούς

Οι μηχανικοί του Πανεπιστημίου Ράις δημιούργησαν μια συσκευή που «σπείρει» αγώγιμες μελάνες απευθείας στο ύφασμα, τα οστά ή τις χειρουργικές εμφυτεύσεις χωρίς να βλάπτουν την επιφάνειά τους. Αυτό έγινε δυνατό χάρη στη σύστημα Meta✴‑NFS – μια δομή κοντινού πεδίου εμπνευσμένη από μεταϋλικά.

Πώς λειτουργεί το Meta✴‑NFS
ΣτοιχείοΛειτουργίαΚομμένο κυκλικό αναπλανητήςΔέχεται και ενισχύει την μικροκύμα ενέργεια.Κονικό κεφαλήΣυμπιέζει την ενισχυμένη κύμα σε περιοχή κάτω από 200 µm (0,008 ίντσες).Μεσολαβεί grapheneΑπορροφά έως και το 50% της ενέργειας, επιτρέποντας ακριβή θέρμανση του υλικού.
Ως αποτέλεσμα οι μελάνες φτάνουν θερμοκρασία πάνω από 160 °C, ενώ η περιβάλλουσα επιφάνεια παραμένει ψυχρή.

Τι διακρίνει αυτό από τις παραδοσιακές μέθοδοι
* Ακριβής θέρμανση – οι συνήθεις τεχνολογίες εκτύπωσης (ψυγείο, λέζερ) θερμαίνουν όλη την περιοχή, καταστρέφοντας ιστούς και ιατρικά υλικά.

* Η φωτεινή σπείρωση απαιτεί αυστηρή μήκη κύματος, αποκλείοντας τα περισσότερα βιολογικά υλικά.

Το Meta✴‑NFS χρησιμοποιεί μικροκύμα ισχύος 79,5% (σε σύγκριση με το 8,5% των τυπικών sonds), συγκεντρώνοντας την ενέργεια σε πολύ μικρό όγκο. Αυτό επιτρέπει τη μεταβολή της κρυσταλλικής δομής των ασημένιων νάνων «σε πραγματικό χρόνο», αλλάζοντας την ειδική αντίσταση τους πάνω από τρεις τάξεις – από σχεδόν αγώγιμο σε απομονωμένο.

Δείγματα επιδεικτικών πειραμάτων
ΥλικόΤι εκτυπώθηκεΑποτέλεσμαΖωντανό φυλλο φύλλουΜικροδομή αγώγιμης μελάνηςΕπιτυχής σπείρωση χωρίς βλάβεςΠλαστικό, silicone, χαρτίΣυγγενείς δομέςΘερμαίνεται μόνο η στοχευμένη περιοχήΟστό του βοδινού (οστά)Ασύρματος αισθητήρας παραμόρφωσηςΚαταγράφει μικρά μηχανικά αποκλίσεις
Ο αισθητήρας σε silicone περίβλημα διατηρεί την αγωγιμότητα πάνω από 300 δευτερόλεπτα κάτω από το νερό, ενώ το ακατάστατο υλικό καταστρέφεται σε 2,5 δευτερόλεπτα.

Πρακτική εφαρμογή
* Ορθοπαιδικοί εμφυτεύσεις – ήδη εκτυπωμένοι ασύρματοι αισθητήρες σε υπερμεγαλείσες πολυετηλενικές (υλικό της πλειονότητας των τεχνητών άρθρων γοφού και γόνατος). Παρακολουθούν την φθορά και τις τάσεις σε πραγματικό χρόνο χωρίς παρέμβαση στη δομή του εμφυτεύματος.

* Μελλοντικές κατευθύνσεις: λήψη διαγνωστικών συσκευών, άμεση σύνδεση ηλεκτρονικών με όργανα, ρομπότ με ενσωματωμένη εκτυπωτική ηλεκτρονική.

Σχόλιο του διευθυντή έργου
> «Η δυνατότητα επιλογής θέρμανσης των εκτυπωμένων υλικών επιτρέπει την καθορισμό των λειτουργικών τους ιδιοτήτων στα κατάλληλα σημεία του χώρου ακόμη και σε περιβάλλον θερμοαισθητικών υλικών», δήλωσε ο νεότερος καθηγητής του Σχολείου Μηχανικής και Υπολογιστικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Ράις, Yoon Lin Kwon.

> «Αυτό ανοίγει τον δρόμο για την τοποθέτηση ηλεκτρονικών αυθαίρετης διαμόρφωσης σε βιοπολύμετρα και ζωντανές ιστούς με τη χρήση ενός επιτραπέζιου εκτυπωτή χωρίς περίπλοκες παραγωγικές συνθήκες και βαρέως χειροκίνητο έργο».

Έτσι, το Meta✴‑NFS αποτελεί μια επανάσταση στον χώρο της εκτυπωτικής ηλεκτρονικής για ιατρικές και βιολογικές εφαρμογές, επιτρέποντας τη δημιουργία υψηλής ακρίβειας, ασφαλών και ευέλικτων συσκευών απευθείας σε ζωντανά υλικά.