Βιοηλεκτρονική: Τα περισσότερα παραδοσιακά υλικά που άγουν τον ηλεκτρισμό είναι άκαμπτα, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τον σχηματισμό του ιστού.
Εκτός από την κατασκευή gadgets και κομματιών παιχνιδιών, η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται στην υγειονομική περίθαλψη για την εκτύπωση προσθετικών, οδοντικών εμφυτευμάτων και χειρουργικών μοντέλων. Τώρα, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις χρησιμοποιεί τρισδιάστατη εκτύπωση για να δημιουργήσει βιοηλεκτρονικά ικριώματα που θα επέτρεπαν στους ερευνητές να δημιουργήσουν νέο ιστό με μια σειρά από πιθανές εφαρμογές.
Η Alexandra Rutz, επίκουρη καθηγήτρια βιοϊατρικής μηχανικής στο McKelvey School of Engineering, και ο Somtochukwu Okafor, διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Rutz, έχουν εκτυπωμένα 3D βιοηλεκτρονικά ικριώματα που έχουν τις ιδιότητες που χρειάζονται τα κύτταρα για να σχηματίσουν νέο ιστό. Δημοσίευσαν το αποτέλεσμα της δουλειάς τους αυτόν τον μήνα στο περιοδικό Advanced Materials Technologies.
«Τα περισσότερα παραδοσιακά ικριώματα ήταν σε υλικά που έχουν εμπνευστεί από τη φύση, αλλά εδώ, λαμβάνουμε αυτή την ιδέα και την εφαρμόζουμε σε αυτό που ονομάζουμε λειτουργικά υλικά», είπε ο Rutz. «Πρόκειται για υλικά που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν μια συγκεκριμένη λειτουργία, όπως η ηλεκτρονική διεξαγωγή».
Τα βιοηλεκτρονικά ικριώματα που εκτυπώνουν οι Rutz και Okafor εμφανίζονται ως σκουρόχρωμες κουκκίδες με διάμετρο περίπου 6 χιλιοστών – περίπου στο μέγεθος μιας γόμας μολυβιού – και επιπλέουν στο νερό. Η Okafor έχει δημιουργήσει προσεκτικά αυτά τα μικροσκοπικά ικριώματα με ένα πολυμερές γνωστό ως PEDOT:PSS, το οποίο έχει επεξεργαστεί σε ένα τζελ με βάση το νερό που χρησιμοποιείται ως μελάνι.
«Όταν σκέφτεστε τα ηλεκτρονικά, δεν σκέφτεστε ότι βρίσκονται στο νερό», είπε ο Okafor. “Αλλά αυτό είναι ένα πλεονέκτημα της χρήσης του PEDOT:PSS ως αγώγιμου υλικού. Δημιουργούμε ενυδατωμένα ηλεκτρονικά που διατηρούν τις ηλεκτρονικές τους ιδιότητες σε ένα περιβάλλον που μπορεί επίσης να διατηρήσει ζωντανά συστήματα.” Ο Okafor, πέμπτος διδακτορικός φοιτητής στη βιοϊατρική μηχανική, είπε ότι ενώ η ομάδα τους δεν είναι η μόνη που χρησιμοποιεί αυτή τη διαδικασία, η δουλειά τους είναι μοναδική.
“Η βιοηλεκτρονική ως τομέας δεν είναι καινούργια – σκεφτείτε τα κοχλιακά εμφυτεύματα, οι βηματοδότες και τα έξυπνα ρολόγια – αλλά προσπαθούμε να συνδεθούμε με τη βιολογία για να κάνουμε την τεχνολογία περισσότερο σαν συστήματα που θα υπήρχαν στη φύση”, είπε ο Okafor. “Έχουμε δανειστεί προσεγγίσεις στην τρισδιάστατη εκτύπωση και τη μηχανική ιστών και τις συνδυάσαμε με τη βιοηλεκτρονική. Όλες αυτές οι διαδικασίες έχουν μεμονωμένα πλεονεκτήματα που φέρνουν στο τραπέζι και τις συνδυάζουμε σε μία.”
Τα περισσότερα παραδοσιακά υλικά που άγουν τον ηλεκτρισμό είναι άκαμπτα, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τον σχηματισμό του ιστού. Το εργαστήριο του Rutz δημιούργησε τα ικριώματά του από μια μαλακή, αγώγιμη υδρογέλη και με πόρους μεγέθους περίπου 150-300 μικρομέτρων που μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο συμπεριφοράς των κυττάρων μέσα στο ικρίωμα, όπως πώς συνδέονται με άλλα, πώς κινούνται μέσα από το ικρίωμα και πώς πολλαπλασιάζονται.
Οι πόροι βοηθούν στο σχηματισμό μιας δομής που μοιάζει με πλέγμα που μεγαλώνει προς τα πάνω για να στηρίξει τα κύτταρα. Οι ερευνητές μπορούν επίσης να προσαρμόσουν τη γωνία των πόρων έτσι ώστε οι γραμμές του πλέγματος να είναι διαγώνιες αντί για κάθετες και οριζόντιες.
«Οι πόροι πρέπει να είναι αρκετά μεγάλοι για να επιτρέπουν στα κύτταρα να κινούνται, αλλά αρκετά μικροί ώστε τα κύτταρα να έχουν δομή για να κρατηθούν και να μην πέφτουν», είπε ο Okafor. Ο ιστός που επιδιώκει να δημιουργήσει η ομάδα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ανθρώπινος ιστός ή φυτικός ιστός, καθιστώντας τον ευέλικτο για πολλές χρήσεις.
«Έχουμε πολλά έργα στο εργαστήριο που οραματίζονται για την τεχνολογία ιστών σε τσιπ, όπου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς ανάπτυξης φαρμάκων, τοξικολογίας, περιβαλλοντικής τοξικότητας και άλλα έργα όπου οι ανθρώπινοι ιστοί βρίσκονται σε ένα πιάτο», είπε ο Rutz.
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube
