Исследователи из Массачусетского технологического института создали уникальный материал, позволяющий печатать на 3D-принтере нейроимпланты, которые более точно записывают активность мозговых клеток. Статья о разработке опубликована в журнале Nature Communications.
Создание проводящих печатаемых чернил
Проводящие полимеры являются перспективными кандидатами на получение материалов в различных областях применения, включая накопление энергии, гибкую электронику и биоэлектронику. Благодаря своей уникальной полимерной природе, а также благоприятным электрическим и механическим свойствам, стабильности и биосовместимости.Несмотря на последние достижения в области проводящих полимеров и их применения, ранее изготовление полимерных структур и устройств в основном опиралось на традиционные технологии производства.
В научной работе перед исследователями стояла задача создать электропроводящие полимеры, свойства которых в несколько раз превосходили бы других. Для создания 3D-структур учёные разработали полимерные чернила. При создании чернил за основу был взят наиболее широко используемый жидкий, проводящий полимер (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат (PEDOT: PSS). Для создания благоприятных реологических свойств полимерных чернил исследователи проводили диспергирование в смеси воды и диметилсульфоксида (ДМСО).
3D-печать проводящих устройств (a-e) и запись активности мозга мыши (f-i)
Для проверки свойства полимерных чернил их пропустили через 3D-принтер и напечатали микроэлектроды. По окончанию манипуляций команда исследователей выявила хорошую электрическую проводимость материала электродов. Кроме того, 3D-печатные проводящие полимерные гидрогели проявляют долгосрочную стабильность в физиологических влажных средах без заметной деградации микромасштабных признаков, что указывает на хорошую биосовместимость. Для проверки этого свойства на примере животных учёные создали нейронный зонд из нескольких микроэлектронов и через катетер имплантировали его в головной мозг мышей.
По окончанию эксперимента исследователи выяснили, что напечатанный на 3D-принтере мягкий нейронный зонд может успешно записывать непрерывную нейронную активность мозга свободно движущейся мыши.Благодаря этой возможности учёные продемонстрировали изготовление гибкой электронной схемы высокой плотности на основе 3D-печати и мягкого нейронного зонда легким, быстрым и значительно упрощенным способом. Данная работа не только решает существующие проблемы в области 3D-печати проводящих полимеров, но и предлагает перспективную стратегию изготовления гибкой биоэлектроники, а также лечении в области лечения и терапии неврологических заболеваний.
Текст: Денис Бурляй
Yuk, H., Lu, B., Lin, S. et al. 3D printing of conducting polymers. Nat Commun 11, 1604 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15316-7