Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances, который публикуется Американской ассоциацией содействия развитию науки (AAAS).
Новое исследование представляет собой новое поколение технологии 3D-печати, обнаруженной два года назад членами команды, которая позволяет печатать электронику непосредственно на коже руки, которая двигалась слева направо или поворачивалась. Новая технология позволяет еще более изощренно отслеживать датчики 3D-печати на органах, таких как легкие или сердце, которые меняют форму или деформируются из-за расширения и сжатия.
«Мы раздвигаем границы 3D-печати новыми способами, о которых мы даже не подозревали много лет назад», – сказал Майкл Макэлпайн, профессор машиностроения Университета Миннесоты и старший научный сотрудник исследования. «3D-печать на движущемся объекте достаточно сложна, но было довольно сложно найти способ печати на поверхности, которая деформируется при расширении и сжатии."
Исследователи начали в лаборатории с поверхности, напоминающей воздушный шар, и специального 3D-принтера. Они использовали маркеры отслеживания движения, похожие на те, что используются в фильмах для создания специальных эффектов, чтобы помочь 3D-принтеру адаптировать траекторию печати к движениям расширения и сжатия на поверхности. Затем исследователи перешли к легкому животного в лаборатории, которое было искусственно надуто.
Им удалось успешно напечатать датчик на основе мягкого гидрогеля прямо на поверхности. Макальпайн сказал, что этот метод также может быть использован в будущем для 3D-печати датчиков на работающем сердце.
«Более широкая идея, лежащая в основе этого исследования, заключается в том, что это большой шаг вперед к цели объединения технологии 3D-печати с хирургическими роботами», – сказал Макалпайн, занимающий должность профессора кафедры семьи Курмейер на факультете машиностроения Университета Миннесоты. «В будущем 3D-печать будет не только для печати, но и станет частью более крупной автономной роботизированной системы.
Это может быть важно при таких заболеваниях, как COVID-19, при лечении которых поставщики медицинских услуг подвергаются риску."
Среди других членов исследовательской группы – ведущий автор Чжицзе Чжу, доктор философии в области машиностроения Миннесотского университета.D. кандидат, и Хён Су Пак, доцент факультета компьютерных наук и инженерии Миннесотского университета.
Исследование было поддержано Medtronic (для разработки сенсоров) и Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии Национальных институтов здравоохранения под номером награды DP2EB020537.
Дополнительную поддержку оказала стипендия для докторских диссертаций Университета Миннесоты, присужденная Чжицзе Чжу.