工作仿生耳中3-D打印機

工作仿生耳中3-D打印機

研究人員使用3-D打印軟骨細胞和納米材料來創建接收無線電信號的功能性耳朵。 該研究表明,有朝一日可能會產生仿生組織和器官。

 在組織工程中,細胞和其他材料用於改善或替代身體的組織,例如骨和軟骨。 然而,目前,很難創建用於身體的3-D結構,尤其是具有復雜幾何形狀的器官,例如耳朵。

為了克服這個問題,一個研究小組在普林斯頓大學和大衛博士格拉西亞斯邁克爾·麥卡爾平博士領導的約翰霍普金斯大學的轉向添加劑製造,或3-D打印。 在此過程中,一個3-D物體通過鋪設材料的連續層中的基礎上的數字模型的圖案“印刷”。

研究人員使用了計算機輔助設計(CAD)人的右耳的圖紙作為印刷的藍圖。 他們用3組件作為打印機“墨水”:軟骨細胞在水凝膠基質,矽酮結構,並用矽銀納米粒子注入。 Ë耳朵被一層一層建造一個普通3-D打印機,用銀注入“墨水”形成螺旋天線。


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在培養條件下的10週期間,印刷耳朵的水凝膠組分被重吸收,細胞形成細胞外基質,使耳朵變得不透明。

研究人員表徵了耳朵的生化,機械和功能特性。 他們發現,“電子人耳”可能在很寬的射頻範圍接收信號,與感應線圈充當接收天線。 E信號的頻率範圍從1 MHz到GHz的5。

為了展示該方法的多功能性,研究人員翻轉了CAD設計並創建了一個互補的左耳。 他們將耳朵暴露在左右立體聲音頻的天線信號中,收集耳朵接收的信號,將它們送入數字示波器,並通過揚聲器播放產生的音頻信號。 該系統產生了高質量的音頻,正如Beethoven的FürElise的演繹所證明的那樣。

總的來說,電子材料與生物材料的接口存在機械和熱學方面的挑戰,“McAlpine說。我們的工作提出了一種新的方法 - 利用電子設備以3-D交織格式建立和發展生物學。

這項原理驗證研究表明,組織和電子學可以組合形成混合的仿生器官。 該團隊現在計劃採用其他材料,讓耳朵能夠記錄聲音。 3-D印刷可以擴大創造新一代植入物和假體的機會,以恢復甚至增強人類的能力。

文章來源:NIH研究事項

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