Tutkijat käyttivät rustosolujen ja nanomateriaalien 3-D -tulostusta tuottamaan toiminnallisia korvia, jotka vastaanottavat radiosignaaleja. Tutkimus osoittaa, että jonain päivänä voi olla mahdollista luoda bionisia kudoksia ja elimiä.
Kudosteknologiassa soluja ja muita materiaaleja käytetään kehon kudosten, kuten luun ja ruston, parantamiseen tai korvaamiseen. Tällä hetkellä on kuitenkin vaikeaa luoda 3-D -rakenteita käytettäväksi kehossa, erityisesti elimissä, joissa on monimutkaisia geometrioita, kuten korvat.
Tämän ongelman voittamiseksi Princetonin yliopistossa tohtori Michael McAlpinen johtama tutkimusryhmä ja Johns Hopkinsin yliopiston tohtori David Gracias kääntyivät lisäaineiden valmistukseen tai 3-D-tulostukseen. Tässä prosessissa 3-D-objekti "tulostetaan" asettamalla peräkkäiset materiaalikerrokset digitaaliseen malliin perustuvaan kuvioon.
Tutkijat käyttivät tietokoneavusteista suunnittelua (CAD) ihmisen oikean korvan piirustuksena tulostusta varten. He käyttivät 3-komponentteja tulostimen ”musteina”: rustosoluja hydrogeelimatriisissa, rakennesilonia ja silikonia, johon oli lisätty hopea nanohiukkasia. Korva on rakennettu kerroksittain tavallisella 3-D-tulostimella, jossa hopea-infuusio ”muste” muodostaa kelatun antennin.
Hanki uusimmat sähköpostitse
10-viikon jakson aikana viljelyolosuhteissa painetun korvan hydrogeelikomponentti imeytyi uudelleen, ja solut kehittivät solunulkoisen matriisin kääntämällä korvaa läpinäkymättömäksi.
Tutkijat kuvasivat korvan biokemiallisia, mekaanisia ja toiminnallisia ominaisuuksia. He havaitsivat, että "kyborgin korva" voisi vastaanottaa signaaleja laajalla radiotaajuusalueella, jolloin induktiivinen kela toimii vastaanottavana antennina. Signaalitaajuudet vaihtelivat 1 MHz: stä 5 GHz: iin.
Osoittaakseen lähestymistavan monipuolisuuden tutkijat käänsivät CAD-suunnittelun ja loivat täydentävän vasemman korvan. He altistivat korvat vasemman ja oikean stereofonisen äänen antennisignaaleille, keräsivät korvien vastaanottamat signaalit, syöttivät ne digitaaliselle oskilloskoopille ja toivat tuloksena olevia äänisignaaleja kaiuttimien kautta. Järjestelmä tuotti laadukasta ääntä, kuten Beethovenin Für Elisen luovutus osoittaa.
Yleisesti ottaen on olemassa mekaanisia ja termisiä haasteita, jotka liittyvät sähköisten materiaalien ja biologisten materiaalien väliseen yhteyteen, McAlpine sanoo. Työmme ehdottaa uutta lähestymistapaa - rakentaa ja kasvattaa biologiaa synergistisesti ja 3-D: n välisessä muodossa.
Tämä periaatteellinen tutkimus osoittaa, että kudokset ja elektroniikka voidaan yhdistää muodostamaan hybridi-bionisia elimiä. Joukkue suunnittelee nyt ottavansa käyttöön muita materiaaleja, jotta korvaan voidaan tallentaa akustisia ääniä. 3-D-tulostus voisi laajentaa mahdollisuuksia luoda uuden sukupolven implantteja ja proteeseja ihmisen valmiuksien palauttamiseksi tai jopa parantamiseksi.
