La electrónica flexible ha permitido el diseño de sensores, actuadores, microfluidos y electrónica en subcapas flexibles, conformables y/o estirables para aplicaciones portátiles, implantables o ingeribles. Sin embargo, estos dispositivos tienen propiedades biológicas y mecánicas muy diferentes en comparación con el tejido humano y, por lo tanto, no pueden integrarse con el cuerpo humano.

Un equipo de investigadores de la Universidad Texas A&M ha desarrollado una nueva clase de tintas de biomateriales que imitan las características nativas del tejido humano altamente conductivo, como la piel, que son esenciales para que la tinta se utilice en la impresión 3D.

Esta tinta de biomaterial aprovecha una nueva clase de nanomateriales 2D conocida como disulfuro de molibdeno (MoS₂ ). La estructura de capas delgadas de MoS₂ contiene centros defectuosos para que sea químicamente activo y, combinado con gelatina modificada para obtener un hidrogel flexible, comparable a la estructura de Jell-O.

"El impacto de este trabajo es de gran alcance en la impresión 3D", dijo Akhilesh Gaharwar, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica y Presidential Impact Fellow. "Esta tinta de hidrogel de nuevo diseño es altamente biocompatible y eléctricamente conductiva, allanando el camino para la próxima generación de bioelectrónica portátil e implantable".

Este estudio fue publicado recientemente en ACS Nano .

La tinta tiene propiedades de dilución por cizallamiento que disminuyen en viscosidad a medida que aumenta la fuerza, por lo que es sólida dentro del tubo pero fluye más como un líquido cuando se aprieta, similar a la salsa de tomate o la pasta de dientes. El equipo incorporó estos nanomateriales eléctricamente conductores dentro de una gelatina modificada para hacer una tinta de hidrogel con características que son esenciales para el diseño de tinta propicia para la impresión 3D.

"Estos dispositivos impresos en 3D son extremadamente elastoméricos y se pueden comprimir, doblar o torcer sin romperse", dijo Kaivalya Deo, estudiante de posgrado en el departamento de ingeniería biomédica y autora principal del artículo. "Además, estos dispositivos son electrónicamente activos, lo que les permite monitorear el movimiento humano dinámico y allanan el camino para el monitoreo continuo del movimiento".

Para imprimir la tinta en 3D, los investigadores del Laboratorio Gaharwar diseñaron una bioimpresora 3D rentable, de código abierto y de múltiples cabezales que es completamente funcional y personalizable, que se ejecuta en herramientas de código abierto y software gratuito. Esto también permite que cualquier investigador construya bioimpresoras 3D adaptadas a sus propias necesidades de investigación.

La tinta de hidrogel impresa en 3D conductora de electricidad puede crear circuitos 3D complejos y no se limita a diseños planos, lo que permite a los investigadores crear productos bioelectrónicos personalizables adaptados a los requisitos específicos del paciente.

Al utilizar estas impresoras 3D, Deo pudo imprimir dispositivos electrónicos eléctricamente activos y estirables. Estos dispositivos demuestran extraordinarias capacidades de detección de tensión y pueden usarse para diseñar sistemas de monitoreo personalizables. Esto también abre nuevas posibilidades para diseñar sensores extensibles con componentes microelectrónicos integrados.

Una de las posibles aplicaciones de la nueva tinta es la impresión 3D de tatuajes electrónicos para pacientes con enfermedad de Parkinson. Los investigadores prevén que este tatuaje electrónico impreso pueda monitorear el movimiento de un paciente, incluidos los temblores. + Explora más

Uso de nanodiscos coloidales para la bioimpresión 3D de tejidos y modelos de tejidos