Forskere brukte 3-D utskrift av brusk celler og nanomaterialer for å skape funksjonelle ører som mottar radiosignaler. Studien viser at det en dag kan være mulig å lage bioniske vev og organer.
I vevsteknologi brukes celler og andre materialer til å forbedre eller erstatte kroppens vev, som bein og brusk. For tiden er det imidlertid vanskelig å lage 3-D strukturer for bruk i kroppen, spesielt organer med komplekse geometrier, som for eksempel ører.
For å overvinne dette problemet, ble et forskningsteam ledet av Dr. Michael McAlpine ved Princeton University og Dr. David Gracias ved Johns Hopkins University, vendt til additivproduksjon, eller 3-D-utskrift. I denne prosessen blir en 3-D-gjenstand "skrevet ut" ved å legge ned suksessive lag av materiale i et mønster basert på en digital modell.
Forskerne brukte en datamaskinstøttet design (CAD) tegning av et menneskelig høyre øre som en utskrift for utskrift. De brukte 3 komponenter som skriverens "blekk": bruskceller i en hydrogelmatrise, strukturell silikon og silikon infundert med sølv nanopartikler. e-øret ble laget lag for lag med en vanlig 3-D-skriver, med den sølvinfiserte "blekk" som danner en spiralant antenne.
Få den siste via e-post
I løpet av en 10-ukes periode i kulturbetingelser ble hydrogelkomponenten i det trykte øret reabsorbert, og cellene utviklet en ekstracellulær matrise som gjorde øre ugjennomsiktig.
Forskerne preget de biokjemiske, mekaniske og funksjonelle egenskapene til øret. De fant at "cyborg-øret" kunne motta signaler i et bredt radiofrekvensområde, med den induktive spolen som virker som mottakantenne. e-signalfrekvenser varierte fra 1 MHz til 5 GHz.
For å demonstrere allsidigheten av tilnærmingen vendte forskerne om CAD-designet og skapte et komplementært venstre øre. De eksponerte ørene til antennesignaler av venstre og høyre stereofonisk lyd, samlet signalene mottatt av ørene, matet dem inn i et digitalt oscilloskop, og spilte de resulterende lydsignalene gjennom høyttalere. Systemet produserte lyd av høy kvalitet, som demonstrert av en gjengivelse av Beethovens Für Elise.
Generelt er det mekaniske og termiske utfordringer knyttet til elektroniske materialer med biologiske materialer, sier McAlpine. Vårt arbeid tyder på en ny tilnærming - å bygge og vokse biologien sammen med elektronikken synergistisk og i et 3-D interwoven format.
Denne bevis-prinsippstudien viser at vev og elektronikk kan kombineres for å danne hybride, bioniske organer. Teamet planlegger nå å inkorporere andre materialer slik at øret kan registrere akustiske lyder. 3-D-utskrift kan utvide mulighetene for å skape en ny generasjon implantater og proteser for å gjenopprette - eller til og med forbedre menneskelige evner.
