Os pesquisadores usaram a impressão 3-D de células de cartilagem e nanomateriais para criar ouvidos funcionais que recebem sinais de rádio. O estudo demonstra que um dia será possível criar tecidos e órgãos biônicos.
Na engenharia de tecidos, células e outros materiais são usados para melhorar ou substituir os tecidos do corpo, como osso e cartilagem. Atualmente, no entanto, é difícil criar estruturas 3-D para uso no corpo, especialmente órgãos com geometrias complexas, como orelhas.
Para ultrapassar este problema, uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Michael McAlpine na Universidade de Princeton e Dr. David Gracias na Universidade Johns Hopkins virou-se para manufatura aditiva, ou impressão 3-D. Neste processo, um objecto 3-D é 'impresso' mediante o estabelecimento de sucessivas camadas de material num padrão com base em um modelo digital.
Os pesquisadores utilizaram um desenho assistido por computador (CAD) de uma orelha direita humana como um modelo para a impressão. Eles usaram 3 componentes como a impressora "tintas": células de cartilagem em uma matriz de hidrogel, silicone estrutural e silicone infundido com nanopartículas de prata. e orelha foi construído camada por camada com uma impressora comum 3-D, com a "tinta" infusão de prata que formam uma antena enrolada.
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Durante um período de semanas 10 em condições de cultura, o componente hidrogel da orelha impressa foi reabsorvido, e as células desenvolveram uma matriz extracelular, tornando a orelha opaca.
Os investigadores caracterizado as propriedades bioquímicas, mecânicas e funcionais da orelha. Eles descobriram que a "orelha cyborg" pode receber sinais em uma ampla gama de frequências de rádio, com a bobina indutiva agir como uma antena de recepção. frequências de sinal e variou de 1 MHz para 5 GHz.
Para demonstrar a versatilidade da abordagem, os pesquisadores inverteram o design CAD e criaram uma orelha esquerda complementar. Eles expuseram os ouvidos a sinais de antena de áudio estereofônico esquerdo e direito, coletaram os sinais recebidos pelas orelhas, os alimentaram em um osciloscópio digital e tocaram os sinais de áudio resultantes através de alto-falantes. O sistema produzia áudio de alta qualidade, conforme demonstrado por uma interpretação de Für Elise, de Beethoven.
Em geral, existem desafios mecânicos e térmicos com a interface de materiais eletrônicos com materiais biológicos ", diz McAlpine. Nosso trabalho sugere uma nova abordagem - construir e fazer crescer a biologia com a eletrônica sinergicamente e em um formato entrelaçado 3-D.
Este estudo de prova de princípio mostra que tecidos e eletrônicos podem ser combinados para formar órgãos híbridos e biônicos. A equipe agora planeja incorporar outros materiais para permitir que o ouvido registre sons acústicos. A impressão 3-D poderia ampliar as oportunidades de criar uma nova geração de implantes e próteses para restaurar - ou até aprimorar - as capacidades humanas.
