قبل بضعة أيام، وذكرت انه "من المتوقع المسك BCI اختبار الإنسان هذا العام" تسبب الكثير من القلق، نشارك على أحدث التكنولوجيا من معهد ماساتشوستس للأسود اليوم - 3D الطباعة مرونة زرع الدماغ .
وكما نعلم جميعا، فإن الدماغ هو واحد من جهازنا الأكثر ضعفا، كما أنعم التوفو. ومع ذلك، غالبا ما تكون مصنوعة يزرع الدماغ من المعادن والمواد الصلبة الأخرى، مع مرور الوقت سوف يؤدي إلى تراكم ندبا والالتهابات. ليس هناك أفضل المواد البديلة ذلك؟
في الآونة الأخيرة، طور فريق البروفيسور تشاو MIT Xuanhe ل 3D الطباعة تحقيقات العصبية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية طرق، وهم لينة ومرنة مثل المطاط. وقد نشرت نتائج البحوث في طبيعة الاتصالات، بعنوان "3D الطباعة إجراء البوليمرات".
أوراق العنوان:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15316-7
هذا العمل من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قسم الهندسة الميكانيكية، جيانغشى جامعة العلوم والتكنولوجيا عادي الالكترونيات مرنة ومعهد الابتكار جامعة تشجيانغ معهد التعاون علم الأعصاب. أستاذ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الدكتوراه Hyunwoo يوك جيانغشى جامعة العلوم والتكنولوجيا للمعلمين وشارك في تأليف ورقة غير وبوا يانغ، الدكتور لين شين معهد علم الأعصاب في جامعة تشجيانغ، ولوه جيان هونغ الرئيس وجيانغشى جامعة العلوم والتكنولوجيا عادي الطلاب تشو كاي، رئيس Xujing كون هو المؤلف المشارك من ورقة، أستاذا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تم اختياره تشاو الموافق المؤلف.
اختراع، والحبر البوليمر موصل، بوليمر موصل أول عالية الدقة 3D الطباعة
تشاو اختيار هذه الأجهزة أستاذ وطباعتها من فريق الحبر بوليمر موصل تقدم. تم تحويل فريق البحث من هذا الحل البوليمر السائل مثل موصل إلى معجون الأسنان لزج مثل الجوهر، ثم وضعت في طابعة 3D، طباعة مستقرة نمط موصل.
العديد من فريق لينة طباعة جهاز الكتروني، تضم أقطاب صغيرة مرنة، ويتم زرعها هم في دماغ الفئران. عند الفأر هو حر في التنقل في بيئة تسيطر عليها، التحقيق العصبي للقبض على نشاط الخلايا العصبية واحد . ويمكن لهذه الأنشطة مراقبة توفير صور عالية الدقة من نشاط المخ للعلماء، ويمكن أن يساعد على تطوير خيارات العلاج ويزرع الدماغ على المدى الطويل، من أجل مواجهة مختلف الأمراض العصبية.
واضاف "نريد إثبات أن الناس يمكن استخدام هذه التقنية لبسرعة إنشاء جهاز آخر"، وقال MIT الدكتوراه Hyunwoo يوك: " يمكنك تغيير تصميم وطباعة كود تشغيل وتوليد التصميم الجديد في 30 دقيقة . نأمل أن هذا سوف تبسيط تطوير واجهة العصبية، مصنوعة بالكامل من مواد لينة. "
"من معجون الأسنان إلى الصابون والماء"، والمواد المطبوعة السرية
البوليمرات الموصلة هي فئة من المواد في السنوات الأخيرة، والعلماء قد بحثت بفارغ الصبر، لأن لديهم التوصيل المعدني ومرونة مماثلة من البلاستيك مثل. بوليمر موصل كما طلاء الاستاتيكيه تجاريا لأنها يمكن أن تأخذ بكفاءة الالكترونيات وغيرها من الأسطح المعرضة لتراكم تهمة ثابتة من تهمة الكهربائي.
واضاف ان "حل البوليمر رش على جهاز إلكتروني سهل مثل شاشة تعمل باللمس"، وقال يوك :. "، ولكن شكل متجانس السائل أساسا لطلاء، فمن الصعب على أي ثنائي الأبعاد، ونمط عالية الدقة في 3D العالم، وهذا أمر مستحيل ".
يوك وزملاؤه أنه إذا كانوا قادرين على تطوير بوليمر موصل التي يمكن طباعتها، ثم يمكنهم استخدامها لطباعة عدد كبير من هذه المواد الناعمة، وأنماط معقدة من الأجهزة الإلكترونية، مثل دارة مرنة والقطب عصبون واحد.
في الدراسة الجديدة، أفاد فريق البحث بولي المعدلة (3،4-ethylenedioxythiophene): سلفونات البوليسترين (PEDOT: PSS)، والذي هو بوليمر موصل، عموما مماثلة الحبر السائل في الأزرق الداكن. هذا السائل هو الماء وPEDOT: PSS الألياف نانو الخليط. السائل موصل من ألياف النانو، عندما يكونون على اتصال، مثل نفق، أي تهمة يمكن أن تتدفق من خلالها.
إذا يتم تغذية هذا البوليمر في شكل سائل في الطابعة 3D، وسوف تنزف على سطح الكامنة. وهكذا، فإن فريق لايجاد وسيلة للبوليمرات سماكة مع الحفاظ على مادة موصلة بطبيعتها.
تصميم 3D موصل البوليمر حبر يمكن طباعتها: FIG 1
أنها مادة الأولى هي تجميد المجفف، تتم إزالة السائل، وترك الجافة الإسفنج مصفوفة أو ألياف النانو. إذا لم يتم اتخاذ التدابير، هذه ألياف النانو تصبح هشة وتمزق. وهكذا، والباحثين ألياف النانو مختلطة محلول مائي من المذيبات العضوية والتي وضعت سابقا، هيدروجيل تشكيل - نوع واحد من ألياف النانو جزءا لا يتجزأ من الماء مادة لينة القائمة.
انهم تصنيع ألياف النانو وجود تركيزات مختلفة من هيدروجيل، وجدت نسبة الوزن ألياف النانو ما بين 5 -8، ويمكن تصنيعها المواد من معجون مماثل، المواد التي قد تكون إما موصل، ومناسبة ل في الطابعة 3D.
FIG 2: 3D الطباعة البوليمرات الموصلة
"في البداية، كان مثل الماء والصابون"، وقال البروفيسور تشاو Xuanhe: "ركزنا ألياف النانو، ومثل الاتساق ومعجون الأسنان، حتى نتمكن من اخماده ليصبح ثخين التي يمكن طباعتها."
أداء طباعة 3D بوليمر موصل: 3
طباعة مخ الفأر لينة زرع الأقطاب الكهربائية، ورصد نجاح واحدة إشارة نشاط الخلايا العصبية
الباحثون بحقن موصل البوليمر طابعة 3D التقليدية الجديدة، وجدوا أن أنماط معقدة يمكن أن تنتج، ولها الموصلية مستقرة.
كدليل على المفهوم، وأنها مطبوعة لينة الكهربائي الصغير، عن كبير مثل حلويات. يتكون هذا القطب من طبقة مرنة من البوليمر شفافة، ومن ثم طباعتها على أعلى من ذلك بوليمر موصل وموصل البوليمر خطوط متوازية رقيقة تلتقي في طرف، ويبلغ عرضه حوالي 10 ميكرون، وهو ما يكفي صغيرة من عصب واحد عنصر يتلقى إشارات كهربائية.
الأقطاب فريق زرعها في دماغ الفئران، ووجدت أنه يمكن أن تتلقى إشارة كهربائية من الخلايا العصبية واحدة.
الشكل 4: 3D الطباعة جهاز البوليمر موصل
"تقليديا، القطب هو الأسلاك المعدنية جامدة، قطب المعادن التي من شأنها أن تضر الأنسجة على اهتزاز" قال البروفيسور تشاو Xuanhe. "لقد أثبتنا الآن التي يمكنك استخدامها هلام بدلا من الإبر التحقيق."
من حيث المبدأ، مثل لينة، قد تكون الأقطاب الكهربائية على أساس هيدروجيل أكثر حساسية من الأقطاب المعدنية التقليدية. وذلك لأن معظم من القطب المعدن إجراء كهربائيا في شكل إلكتروني، وشكل أيوني من الأماكن الخلايا العصبية تولد إشارات كهربائية في الدماغ. أي أيون الحالية التي تنتج في الدماغ يتطلب الأقطاب المعدنية إلى إشارة كهربائية يمكن تسجيلها، قد يؤدي هذا التحويل في بعض فقدان الإشارة أثناء عملية التحويل. وعلاوة على ذلك، يمكن للأيون تتفاعل مع سطح المعدن من القطب، والقطب الذي يحد من تركيز أيون في أي وقت معين يمكن الكشف.
الفريق أيضا طباعة مرنة متعددة القطب مجموعة يمكن استخدامها لمراقبة نشاط الخلايا العصبية الفردية.
في المقابل، كان فريق البحث الكهربائي لينة مصنوعة من ألياف النانو الموصلة، هي جزء لا يتجزأ من ألياف النانو في هيدروجيل، هيدروجيل هو مادة المياه القائمة، يمكن أن الأيونات تمر بحرية.
"، أيضا هيدروجيل (موصل ionically) تكوين الإسفنج التي يسهل اختراقها وألياف النانو، موصل البوليمر هيدروجيل الجمال هو أنه، بالإضافة إلى الخواص الميكانيكية لليونة أيونات يمكن الدخول والخروج من الإسفنج" قال البروفيسور لو Baoyang: "منذ وحدة التخزين بالكامل من القطب كان نشطا، وبالتالي يتم تحسين حساسية".
الروابط المرجعي:
