Les chercheurs ont utilisé l'impression 3-D de cellules cartilagineuses et de nanomatériaux pour créer des oreilles fonctionnelles recevant des signaux radio. L'étude démontre qu'il sera peut-être possible un jour de créer des tissus et des organes bioniques.
En génie tissulaire, des cellules et d'autres matériaux sont utilisés pour améliorer ou remplacer les tissus du corps, tels que les os et le cartilage. Actuellement, cependant, il est difficile de créer des structures 3-D à utiliser dans le corps, en particulier des organes avec des géométries complexes, telles que des oreilles.
Pour surmonter ce problème, une équipe de recherche dirigée par le Dr Michael McAlpine à l'Université de Princeton et le Dr David Gracias à l'Université Johns Hopkins tourné vers la fabrication additive, ou l'impression 3-D. Dans ce processus, un objet 3-D est «imprimé» en fixant des couches successives de matière dans un modèle basé sur un modèle numérique.
Les chercheurs ont utilisé une conception (CAD) dessin d'une oreille droite humaine assistée par ordinateur comme un modèle pour l'impression. Ils ont utilisé 3 composants comme les imprimantes "encres": les cellules du cartilage dans une matrice d'hydrogel, silicone structural et silicone infusé avec des nanoparticules d'argent. e oreille a été construit couche par couche avec une imprimante ordinaire 3-D, avec le "encre" d'argent infusé formant une antenne enroulée.
Sur une période de 10-semaine dans des conditions de culture, le composant hydrogel de l'oreille imprimée a été réabsorbé et les cellules ont développé une matrice extracellulaire, rendant l'oreille opaque.
Les chercheurs ont décrit les propriétés biochimiques, mécaniques et fonctionnelles de l'oreille. Ils ont constaté que «l'oreille cyborg» pourrait recevoir des signaux dans une large gamme de fréquences radio, avec le jeu de la bobine inductive comme une antenne de réception. e fréquences de signaux allaient de 1 MHz à 5 GHz.
Pour démontrer la polyvalence de l'approche, les chercheurs ont inversé la conception CAO et créé une oreille gauche complémentaire. Ils ont exposé les oreilles aux signaux d'antenne de l'audio stéréophonique gauche et droit, ont recueilli les signaux reçus par les oreilles, les ont alimentés dans un oscilloscope numérique, et ont joué les signaux audio résultants à travers des haut-parleurs. Le système a produit un son de haute qualité, comme en témoigne une interprétation de Für Elise de Beethoven.
En général, il existe des défis mécaniques et thermiques liés à l'interfaçage de matériaux électroniques avec des matériaux biologiques », explique McAlpine, qui suggère une nouvelle approche: construire et développer la biologie avec l'électronique de manière synergique et dans un format 3-D entrelacé.
Cette étude de preuve de principe montre que les tissus et l'électronique peuvent être combinés pour former des organes bioniques hybrides. L'équipe prévoit maintenant d'incorporer d'autres matériaux pour permettre à l'oreille d'enregistrer des sons acoustiques. L'impression 3-D pourrait élargir les possibilités de création d'une nouvelle génération d'implants et de prothèses pour restaurer, voire améliorer, les capacités humaines.
