L'électronique flexible a permis la conception de capteurs, d'actionneurs, de microfluidique et d'électronique sur des sous-couches flexibles, conformes et/ou extensibles pour des applications portables, implantables ou ingérables. Cependant, ces dispositifs ont des propriétés mécaniques et biologiques très différentes par rapport aux tissus humains et ne peuvent donc pas être intégrés au corps humain.

Une équipe de chercheurs de la Texas A&M University a développé une nouvelle classe d'encres biomatériaux qui imitent les caractéristiques natives des tissus humains hautement conducteurs, un peu comme la peau, qui sont essentielles pour que l'encre soit utilisée dans l'impression 3D.

Cette encre biomatériau exploite une nouvelle classe de nanomatériaux 2D connue sous le nom de bisulfure de molybdène (MoS₂ ). La structure en couches minces de MoS₂ contient des centres de défauts pour le rendre chimiquement actif et, combiné avec de la gélatine modifiée pour obtenir un hydrogel flexible, comparable à la structure de Jell-O.

"L'impact de ce travail est considérable dans l'impression 3D", a déclaré Akhilesh Gaharwar, professeur agrégé au Département de génie biomédical et Presidential Impact Fellow. "Cette encre hydrogel nouvellement conçue est hautement biocompatible et électriquement conductrice, ouvrant la voie à la prochaine génération de bioélectronique portable et implantable."

Cette étude a été récemment publiée dans ACS Nano .

L'encre a des propriétés de fluidification par cisaillement qui diminuent de viscosité à mesure que la force augmente, elle est donc solide à l'intérieur du tube mais coule plus comme un liquide lorsqu'elle est pressée, semblable au ketchup ou au dentifrice. L'équipe a incorporé ces nanomatériaux électriquement conducteurs dans une gélatine modifiée pour fabriquer une encre hydrogel aux caractéristiques essentielles à la conception d'une encre propice à l'impression 3D.

"Ces dispositifs imprimés en 3D sont extrêmement élastomères et peuvent être comprimés, pliés ou tordus sans se casser", a déclaré Kaivalya Deo, étudiant diplômé du département de génie biomédical et auteur principal de l'article. "De plus, ces appareils sont actifs électroniquement, ce qui leur permet de surveiller les mouvements humains dynamiques et ouvre la voie à une surveillance continue des mouvements."

Afin d'imprimer l'encre en 3D, les chercheurs du laboratoire Gaharwar ont conçu une bio-imprimante 3D multi-têtes open source, économique, entièrement fonctionnelle et personnalisable, fonctionnant sur des outils open source et des logiciels gratuits. Cela permet également à tout chercheur de construire des bio-imprimantes 3D adaptées à ses propres besoins de recherche.

L'encre hydrogel électriquement conductrice imprimée en 3D peut créer des circuits 3D complexes et ne se limite pas aux conceptions planes, permettant aux chercheurs de créer une bioélectronique personnalisable adaptée aux besoins spécifiques du patient.

En utilisant ces imprimantes 3D, Deo a pu imprimer des appareils électroniques électriquement actifs et extensibles. Ces appareils présentent des capacités de détection de contrainte extraordinaires et peuvent être utilisés pour concevoir des systèmes de surveillance personnalisables. Cela ouvre également de nouvelles possibilités pour concevoir des capteurs extensibles avec des composants microélectroniques intégrés.

L'une des applications potentielles de la nouvelle encre est l'impression 3D de tatouages ​​électroniques pour les patients atteints de la maladie de Parkinson. Les chercheurs envisagent que ce tatouage électronique imprimé puisse surveiller les mouvements d'un patient, y compris les tremblements. + Explorer plus loin

Utilisation de nanodisques colloïdaux pour la bio-impression 3D de tissus et de modèles de tissus