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- Posted By: Capuano Edoardo
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I sensori stampati in 3D consentono la registrazione e l'imaging simultaneo di tessuti e organi durante le procedure chirurgiche.
La crescente necessità di implementare biosensori estensibili nel corpo ha portato a schemi di prototipazione rapida attraverso la scrittura a inchiostro diretto di architetture funzionali multidimensionali. Approcci recenti utilizzano inchiostri biocompatibili che sono superflui attraverso un sistema di iniezione automatizzato dell'ugello. Tuttavia, la loro applicazione nelle pratiche mediche rimane messa in discussione nella registrazione affidabile a causa della loro natura viscoelastica che produce isteresi meccanica ed elettrica sotto grandi sollecitazioni periodiche.
Un team di ricerca del Los Alamos National Laboratory e della Purdue University ha sviluppato bioinchiostri per biosensori che potrebbero aiutare a localizzare regioni critiche in tessuti e organi durante le operazioni chirurgiche. Lo studio, finanziato da Science Campaign 2, è stato pubblicato su Nature Communications. (1)
«L'inchiostro utilizzato nei biosensori è biocompatibile e fornisce un design intuitivo con eccellenti tempi di lavoro di più di un giorno», ha affermato il dottor Kwan-Soo Lee, (2) del gruppo di diagnostica e ingegneria chimica di Los Alamos.
I nuovi biosensori consentono la registrazione e l'imaging simultaneo di tessuti e organi durante le procedure chirurgiche.
«La registrazione e l'imaging simultanei potrebbero essere utili durante un intervento chirurgico al cuore per localizzare regioni critiche e guidare interventi chirurgici come una procedura per ripristinare i normali ritmi cardiaci», ha affermato il dottor Chi Hwan Lee, (3) assistente professore di ingegneria biomedica presso il Leslie A. Geddes e professore assistente di meccanica Engineering e, per gentile concessione, di Ingegneria dei materiali presso la Purdue University.
Los Alamos è stato responsabile della formulazione e della sintesi dei bio-inchiostri, con l'obiettivo di creare un materiale ultra-morbido, sottile ed elastico per biosensori in grado di interfacciarsi perfettamente con la superficie degli organi. Lo hanno fatto utilizzando tecniche di stampa 3D.
«I materiali in silicone sono liquidi e scorrono come il miele, motivo per cui è molto difficile stampare in 3D senza problemi di cedimento e scorrimento durante la stampa», ha affermato il dottor Kwan-Soo Lee. «È entusiasmante aver trovato un modo per creare inchiostri stampati che non presentano alcuna deformazione della forma durante il processo di polimerizzazione».
I bio-inchiostri sono più morbidi del tessuto, si estendono senza subire la degradazione del sensore e hanno un'adesione naturale affidabile alla superficie bagnata degli organi senza bisogno di adesivi aggiuntivi.
Il dottor Craig Goergen, professore associato, del Leslie A. Geddes, di ingegneria biomedica presso la Purdue University, ha aiutato nella valutazione in vivo del cerotto tramite test sia su topi che su maiali. I risultati hanno mostrato che il biosensore era in grado di misurare in modo affidabile il segnale elettrico senza compromettere la funzione cardiaca.
Il Los Alamos National Laboratory, un istituto di ricerca multidisciplinare impegnato nella scienza strategica per conto della sicurezza nazionale, è gestito da Triad, un'organizzazione scientifica per la sicurezza nazionale orientata al servizio pubblico equamente di proprietà dei suoi tre membri fondatori: Battelle Memorial Institute (Battelle), il Texas A&M University System (TAMUS) e i Regents of the University of California (UC) per la National Nuclear Security Administration del Dipartimento dell'Energia.Los Alamos migliora la sicurezza nazionale garantendo la sicurezza e l'affidabilità delle scorte nucleari statunitensi, sviluppando tecnologie per ridurre le minacce delle armi di distruzione di massa e risolvendo problemi relativi a energia, ambiente, infrastrutture, salute e problemi di sicurezza globale. (4)
Riferimenti:
(2) Kwan-Soo Lee
(3) Chi Hwan Lee
(4) Los Alamos National Laboratory
Descrizione foto: I nuovi biosensori consentono la registrazione e l'imaging simultaneo di tessuti e organi durante le procedure chirurgiche. In questa foto, i ricercatori hanno collegato il biosensore al cuore di un maiale ottenuto commercialmente. - Credit: Photo Credit: Bongjoong Kim, Purdue University.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Thin, stretchable biosensors could make surgery safer