Орган на 3D печатной микросхеме со встроенными датчиками, созданными учеными из …

Проверьте действие химических веществ, лекарств, косметики и т. Д. в живых организмах это всегда было причиной гнева защитниками прав животных. Из-за очевидной жестокости практики и жалкой идеи о том, что животные являются расходными материалами, был достигнут ряд успехов в создании нейрофизиологических систем или органов в чипах. Его цель – сократить использование животных для тестирования и позволить ученым изучать эти эффекты, не нанося вреда живым организмам.

Казалось, это решило проблему, но производство и получение данных из чипа с использованием современных технологий является дорогостоящим и длительным процессом. Поэтому, чтобы сделать его более доступным и практичным, исследователи из Гарварда успешно разработали новые материалы, которые позволяют им 3D-печатать устройства вместе со всеми их сложностями и встроенными датчиками, которые могут сделать устройство невероятно дешевым, а также позволяют легкий сбор данных.

Шесть нестандартных чернил используются для 3D-печати устройств за одну автоматизированную процедуру (Фото: Лори К. Сандерс и Алекс Д. Валентайн, Льюис Лаб / Гарвардский университет)

Устройство размером с USB-флешку и использует живые клетки человека для оценки воздействия лекарств и болезней на такие органы, как легкие, кишечник, плацента и сердце.

Но создание чипа – все еще очень деликатный и сложный процесс, в котором используются микроскопы и высокоскоростные камеры, чтобы сделать концепцию практичной. Трэвис Басби, соавтор статьи и часть команды, сказал о технологии:

«Нашей целью было решить эти две проблемы одновременно с помощью цифрового производства. Разработав новые печатные чернила для 3D-печати из нескольких материалов, мы смогли автоматизировать производственный процесс, увеличив при этом сложность устройств ».

Исследователи из Гарварда разработали новые материалы, которые позволяют им 3D-печать сердца на чипе со встроенными датчиками для упрощения сбора данных (Фото: Йохан Линд, Майкл Роснах, Disease Biophysics Group / Лори К. Сандерс, Льюис Лаборатория / Гарвардский университет)

Чип, созданный командой из Гарварда, отличается тем, что в нем используются шесть нестандартных материалов для 3D-печати, способных воспроизводить структуру ткани человеческого сердца, и встроенные датчики мягкого натяжения внутри. Чип может быть напечатан в непрерывном и автономном процессе, что делает его простым в изготовлении, а также невероятно мощным, поскольку в нем могут размещаться различные ткани в отдельных лунках, расположенных на чипе.

Дженнифер Льюис, другой соавтор статьи, сказала:

«Мы расширяем границы трехмерной печати, разрабатывая и интегрируя множество функциональных материалов в печатные устройства. Это исследование является яркой демонстрацией того, как наша платформа может использоваться для создания полнофункциональных инструментальных чипов для обнаружения наркотиков и моделирования заболеваний ».

Крупный план сердечной ткани на чипе (Фото: Йохан Линд, Франческо С. Паскуалини, Disease Biophysics Group / Гарвардский университет)

Современные миниатюрные датчики позволяют исследователям изучать и собирать данные о тканях с течением времени, и, измеряя изменения сократительного напряжения и воздействия длительного воздействия лекарств и токсинов на органы, они могут достигать к разумным выводам и предложениям. Исследование было опубликовано в журнале, Натуральные материалы,

Промежуток времени 3D-печати виден на видео ниже.

Йохан Ульрик Линд, первый автор исследования и постдокторант в Гарвардской школе инженеров и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS), прокомментировал невероятное достижение:

«Исследователей часто оставляют работать в темноте, когда речь идет о постепенных изменениях, которые происходят во время развития и созревания сердечной ткани из-за отсутствия простых, неинвазивных способов измерения функциональных показателей ткани. Эти встроенные датчики позволяют исследователям непрерывно собирать данные по мере созревания тканей и улучшения их сократимости. Точно так же они позволят изучать постепенное влияние хронического воздействия токсинов ».