3D-печать проводящих полимерных гидрогелей для биоэлектроники

Имплантируемая биоэлектроника может лечить различные заболевания, взаимодействуя с биологическими тканями. Традиционная жесткая электроника часто повреждает ткани и выходит из строя из-за механического несоответствия. Чтобы решить эту проблему, исследователи изучают мягкую, гибкую биоэлектронику, при этом гидрогели становятся многообещающим материалом благодаря своим тканеподобным свойствам.

Недавняя работа китайских исследователей позволила разработать проводящие полимерные гидрогели для 3D-печати, что значительно продвинуло эту область. Эти гидрогели сочетают в себе желаемые свойства гидрогелей с электропроводностью проводящих полимеров, таких как PEDOT. Эта разработка включает в себя разработку чернил для 3D-печати прямым письмом (DIW), создание подложки, электрода и герметизирующих слоев.

Инфографика, показывающая процесс печати гидрогелем. (Изображение предоставлено: Южный университет науки и технологий)

Ключом к их успеху является использование поливинилового спирта (ПВС), хитозана (ХТС) и синтетического сополимера (ПАА-NHS) для достижения баланса физических и химических механизмов сшивки. PEDOT также служит реологическим модификатором, обеспечивая плавное растекание чернил во время экструзии и точное затвердевание после печати. Это позволяет изготавливать сложные 3D-структуры с высокой точностью и долгосрочной стабильностью.

Важной особенностью этих гидрогелей является их способность прочно прилипать к биологическим тканям, чему способствует механизм сухой сшивки. Эта адгезия имеет решающее значение для поддержания стабильного контакта во время динамических движений тканей.

Исследователи продемонстрировали потенциал этих гидрогелей в электрофизиологических исследованиях на сердце крыс. Биоэлектроника соответствовала бьющемуся сердцу и позволяла точно картировать электрофизиологические сигналы, выявлять отклонения и проводить электрическую стимуляцию для восстановления нормального сердечного ритма.

Эта технология может быть распространена на различные имплантируемые устройства, такие как нейронные интерфейсы и желудочные стимуляторы, улучшая их производительность и биосовместимость. Однако еще предстоит решить такие проблемы, как долгосрочная биосовместимость, масштабируемость и одобрение регулирующих органов.

Источник: nanowerk.com