המהנדסים יצרו מכשיר המאפשר למרוח רכיבים אלקטרוניים על רקמות חיות ואימפלנטים רפואיים ללא נזקים

שיטה חדשה להדפסת אלקטרוניקה ישירות על רקמות חיוניות

מהנדסים מאוניברסיטת רייס יצרו מכשיר שמחמם דיי קונדוקטיבי ישירות על בדים, עצמות או השתלות ניתוחיות מבלי לפגוע במשטחים שלהם. זה אפשר בזכות מערכת Meta✴‑NFS – מבנה שדה קרוב בהשראת מטה-חומרים.

איך פועל Meta✴‑NFS
רכיב | תפקיד
מנשק חיתוך מעגלי | מחזיק ומעצים אנרגיית רדיו־תדר
נקודת קונוס | דוחפת את הגל המוגבר לאזור קטן מ-200 µm (0,008 אינץ')
אמצעי גרפין | סופג עד 50% מהאנרגיה, מאפשר חימום ממוקד של החומר

כתוצאה מכך הדיו מגיע לטמפרטורה מעל 160 °C בעוד שהשטח הסביבתי נשאר קר.

מה שמבדיל את זה מתכנים מסורתיים
* חימום ממוקד – טכנולוגיות הדפסה רגילות (תנור, לייזר) מחממות את כל האזור, מה שגורם לפגיעה ברקמות וחומרים רפואיים.

* פיקוד אור דורש אורך גל מדויק, ולכן אינו מתאים לרוב החומרים הביולוגיים.

Meta✴‑NFS משתמש ב-79,5% של כוח רדיו־תדר (לשוואה ל-8,5% במכשירים סטנדרטיים), ממקד את האנרגיה בנפח קטן מאוד. זה מאפשר לשנות את המבנה הקריסטלי של חלקיקי כסף "בדרך מהירה", ולשנות את התנגדותם המוחלטת ביותר משלושה סדרים – מיישר כמעט מוליך ליציב.

ניסויים הדגמה
חומר | מה הודפס | תוצאה
עלה צמח חי | מבנים מקרוסקופיים קונדוקטיביים | חומצו בהצלחה ללא נזק
פלסטיק, סיליקון, נייר | מבנים דומים | רק האזור המיועד חם
עצם בקר (חזה) | חיישן פיזור אלחוטי | תיעד סטיות מכניות קטנות
החיישן במעטפת סיליקונית שימר מוליכות מעל 300 שניות במים, בעוד החומר הלא מוגן נחרב ב-2,5 שניות.

שימוש מעשי
* השתלות אורטופידיים – חיישנים אלחוטיים כבר מודפסים על פוליאתילן מולקולרי גבוה (חומר רוב המפרקים מלאכותיים). הם מתעדים שחיקה ומתחים בזמן אמת ללא הפרעה למבנה ההשתלה.

* כיוונים עתידיים: מכשירים לאבחון שנאכלים, חיבור ישיר של אלקטרוניקה לרגשות, רובוטים עם אלקטרוניקה מדפסת מובנית.

הערת מנהל הפרויקט
> "יכולת לחמם בחירה את החומרים המודפסים מאפשרת להגדיר תכונות פונקציונליות במקומות ספציפיים של החלל גם בסביבה של חומרים רגישים לטמפרטורה," אמר פרופסור צעיר בבית הספר למדעי הנדסה וחישוב, יון לינ קו.

> "זה פותח את הדרך להצבת אלקטרוניקה בתצורות משתנות על פולימרים ביולוגיים ורקמות חיוניות באמצעות מדפסת שולחן ללא תנאי תעשייה מורכבים ותהליכים ידניים מעמיסים."

לכן, Meta✴‑NFS מהווה פריצת דרך בתחום הדפסה אלקטרונית לרפואיות וביולוגיות, מאפשר יצירת מכשירים מדויקים, בטוחים וגמישים ישירות על חומרים חיים.