Die Forscher verwendeten 3-D-Druck von Knorpelzellen und Nanomaterialien, um funktionelle Ohren zu erzeugen, die Radiosignale empfangen. Die Studie zeigt, dass es eines Tages möglich sein könnte, bionische Gewebe und Organe zu schaffen.
Im Tissue Engineering werden Zellen und andere Materialien verwendet, um das Körpergewebe, wie Knochen und Knorpel, zu verbessern oder zu ersetzen. Gegenwärtig ist es jedoch schwierig, 3-D-Strukturen für den Einsatz im Körper zu schaffen, insbesondere für Organe mit komplexen Geometrien wie Ohren.
Um dieses Problem zu überwinden, wurde ein Forschungsteam von Dr. Michael McAlpine an der Princeton University und Dr. David Gracias an der Johns Hopkins University führte drehte Fertigung Additiv oder 3-D-Druck. In diesem Verfahren wird ein 3-D-Objekt 'gedruckt' durch aufeinanderfolgende Schichten des Materials in einem Muster auf einem digitalen Modell basiert zur Festlegung.
Die Forscher verwendeten eine Computer-Aided Design (CAD) Zeichnung eines menschlichen rechten Ohr als Vorlage für den Druck. Sie verwendeten 3 Komponenten wie die Drucker "Tinten": Knorpelzellen in einer Hydrogelmatrix, strukturelle Silikon und Silikon mit Silber-Nanopartikeln als Infusion verabreicht. e Ohr wurde mit einem gewöhnlichen 3-D-Drucker, mit dem Silber-infundiert "Tinte" Bildung einer gewendelten Antenne Schicht für Schicht aufgebaut.
Holen Sie sich das Neueste per E-Mail
Über einen Zeitraum von 10-Woche unter Kulturbedingungen wurde die Hydrogelkomponente des gedruckten Ohrs resorbiert, und die Zellen entwickelten eine extrazelluläre Matrix, wodurch das Ohr opak wurde.
Die Forscher charakterisiert die biochemischen, mechanischen und funktionellen Eigenschaften des Ohres. Sie fanden heraus, dass die "cyborg ear" Signale in einem weiten Hochfrequenzbereich empfangen können, mit der Induktionsspule, die als eine Empfangsantenne. e Signalfrequenzen reichten von 1 MHz bis 5 GHz.
Um die Vielseitigkeit des Ansatzes zu demonstrieren, haben die Forscher das CAD-Design umgedreht und ein komplementäres linkes Ohr erzeugt. Sie setzten die Ohren den Antennensignalen von linkem und rechtem stereophonischen Ton aus, sammelten die von den Ohren empfangenen Signale, führten sie in ein digitales Oszilloskop und spielten die resultierenden Audiosignale über Lautsprecher ab. Das System produzierte qualitativ hochwertige Audiodateien, wie Beethovens Für Elise-Aufnahmen zeigen.
Im Allgemeinen gibt es mechanische und thermische Herausforderungen bei der Verbindung von elektronischen Materialien mit biologischen Materialien ", sagt McAlpine. Unsere Arbeit schlägt einen neuen Ansatz vor, um die Biologie mit der Elektronik synergetisch und in einem 3-D-verwobenen Format aufzubauen und zu wachsen.
Diese Proof-of-Principle-Studie zeigt, dass Gewebe und Elektronik zu hybriden, bionischen Organen kombiniert werden können. Das Team plant nun, weitere Materialien zu integrieren, damit das Ohr akustische Geräusche registrieren kann. Der 3-D-Druck könnte die Möglichkeiten für die Schaffung einer neuen Generation von Implantaten und Prothesen erweitern, um die menschlichen Fähigkeiten wiederherzustellen oder sogar zu verbessern.
