Forskare använde 3-D-utskrift av broskceller och nanomaterial för att skapa funktionella öron som mottar radiosignaler. Studien visar att det en dag kan vara möjligt att skapa bioniska vävnader och organ.
I vävnadsteknik används celler och andra material för att förbättra eller ersätta kroppens vävnader, såsom ben och brosk. För närvarande är det dock svårt att skapa 3-D-strukturer för användning i kroppen, särskilt organ med komplexa geometrier, såsom öron.
För att lösa detta problem, en forskargrupp ledd av Dr. Michael McAlpine vid Princeton University och Dr. David Gracias vid Johns Hopkins University vände sig till additiv tillverkning eller 3-D utskrift. I denna process är en 3-D objekt "tryckt" genom att fastställa på varandra följande skikt av material i ett mönster baserat på en digital modell.
Forskarna använde en datorstödd konstruktion (CAD) ritning av en mänsklig rättighet öra som en blåkopia för utskrift. De använde 3 komponenter som skrivaren "bläck": broskceller i en hydrogel matris, strukturella silikon och silikon infunderas med silvernanopartiklar. e öra byggdes lager för lager med en vanlig 3-D skrivare, med silver infunderade "bläck" som bildar en lindad antenn.
Få det senaste via e-post
Under en 10-vecka i odlingsbetingelser, absorberades hydrogelkomponenten i det tryckta örat, och cellerna utvecklade en extracellulär matris, vilket gjorde örat ogenomskinligt.
Forskarna kännetecknas de biokemiska, mekaniska och funktionella egenskaperna hos örat. De fann att "cyborg örat" kunde ta emot signaler i ett brett radiofrekvensområdet, med den induktiva spolen som fungerar som en mottagningsantenn. e signalfrekvenser varierade från 1 MHz till 5 GHz.
För att demonstrera mångsidigheten i tillvägagångssättet vred forskarna CAD-designen och skapade ett komplementärt vänster öra. De exponerade öronen för antennsignaler från vänster och höger stereofoniskt ljud, samlade de signaler som mottogs av öronen, matade dem till ett digitalt oscilloskop och spelade de resulterande ljudsignalerna via högtalare. Systemet producerade högkvalitativt ljud, vilket framgår av en återgivning av Beethovens Für Elise.
I allmänhet finns det mekaniska och termiska utmaningar med gränssnitt till elektroniska material med biologiska material, säger McAlpine. Vårt arbete tyder på en ny metod att bygga och växa biologin med elektroniken synergistiskt och i ett 3-D sammanvävat format.
Denna principstudie visar att vävnader och elektronik kan kombineras för att bilda hybrid-, bioniska organ. Teamet planerar nu att införliva andra material för att låta örat registrera akustiska ljud. 3-D-utskrift kan öka möjligheterna att skapa en ny generation implantat och proteser för att återställa eller till och med förbättra mänskliga möjligheter.
