De nouvelles recherches font un pas vers l’électronique médicale imprimée au laser

Apr 28, 2024

13 mars 2023

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par l'Université de Lancaster

Les chercheurs ont franchi une étape majeure vers des matériaux imprimés au laser en 3D qui pourraient être utilisés dans des procédures chirurgicales pour implanter ou réparer des dispositifs médicaux.

Une équipe de scientifiques, dirigée par des chercheurs de l'Université de Lancaster, a développé une méthode pour imprimer en 3D des composants électroniques flexibles à l'aide du polymère conducteur polypyrrole, et a montré qu'il était possible d'imprimer directement ces structures électriques sur ou dans des organismes vivants (vers ronds). .

Leurs découvertes sont rapportées dans l'article Création d'objets 3D avec électronique intégrée via fabrication multiphotonique in vitro et in vivo, publié dans Advanced Material Technologies.

Bien qu'à l'étape de validation de principe, les chercheurs pensent que ce type de processus, une fois pleinement développé, aura le potentiel d'imprimer des implants spécifiques au patient pour diverses applications, notamment la surveillance de la santé en temps réel et les interventions médicales, telles que le traitement de l'épilepsie. ou de la douleur.

Le Dr John Hardy, maître de conférences en chimie des matériaux à l'Université de Lancaster et l'un des principaux auteurs de l'étude, a déclaré : « Cette approche transforme potentiellement la fabrication d'électronique 3D complexe pour des applications techniques et médicales, y compris des structures de communication, d'affichage et capteurs, par exemple. De telles approches pourraient révolutionner la façon dont nous implantons mais aussi réparons les dispositifs médicaux. Par exemple, des technologies comme celle-ci pourraient un jour être utilisées pour réparer des composants électroniques implantés cassés grâce à un processus similaire à la chirurgie dentaire/oculaire au laser. Une fois pleinement matures, une telle technologie pourrait transformer une opération actuellement majeure en une procédure beaucoup plus simple, plus rapide, plus sûre et moins chère.

Dans une étude en deux étapes, les chercheurs ont utilisé un Nanoscribe (une imprimante 3D laser haute résolution) pour imprimer en 3D un circuit électrique directement dans une matrice de silicone (en utilisant un procédé additif). Ils ont démontré que ces composants électroniques peuvent stimuler les neurones de souris in vitro (de la même manière que les électrodes neurales sont utilisées pour la stimulation cérébrale profonde in vivo).

Le Dr Damian Cummings, maître de conférences en neurosciences à l'University College de Londres et co-auteur de l'étude qui a dirigé les travaux de stimulation cérébrale, a déclaré : « Nous avons pris des électrodes imprimées en 3D et les avons placées sur une tranche de tissu cérébral de souris que nous avons gardée en vie. vitro. En utilisant cette approche, nous pourrions évoquer des réponses neuronales similaires à celles observées in vivo. Des implants facilement personnalisés pour une large gamme de tissus offrent à la fois un potentiel thérapeutique et peuvent être utilisés dans de nombreux domaines de recherche.

Dans la deuxième étape de l’étude, les chercheurs ont imprimé en 3D des structures conductrices directement dans des vers nématodes, démontrant que l’ensemble du processus (formulations d’encre, exposition au laser et impression) est compatible avec les organismes vivants.

Le Dr Alexandre Benedetto, maître de conférences en biomédecine à l'Université de Lancaster et autre auteur principal de l'étude, a déclaré : « Nous avons essentiellement tatoué des patchs conducteurs sur de minuscules vers en utilisant de l'encre intelligente et des lasers au lieu d'aiguilles. Cela nous a montré qu'une telle technologie peut atteindre l'objectif " Les niveaux de résolution, de sécurité et de confort requis pour les applications médicales. Bien que l'amélioration de la technologie laser infrarouge, la formulation et la distribution intelligentes de l'encre soient essentielles pour traduire de telles approches en clinique, elles ouvrent la voie à des innovations biomédicales très intéressantes. "

Les chercheurs estiment que ces résultats constituent une étape importante mettant en évidence le potentiel des approches de fabrication additive pour produire des technologies de matériaux avancées de nouvelle génération, en particulier l’électronique intégrée pour des applications techniques et médicales sur mesure.