Vielversprechende Nachrichten in Sachen 3D Druck von Bioelektronik kommen in diesen Tagen aus den USA. Ein Forscherteam der Texas A&M University hat nämlich eine neue Klasse von Biomaterialtinten entwickelt, deren wichtigstes Merkmal darin besteht, grundlegende Eigenschaften des menschlichen Gewebes nachzubilden. Dabei geht es vor allem um hochleitende Fähigkeiten, wie sie in dieser Form insbesondere denjenigen der menschlichen Haut entsprechen. Diese Eigenschaften sind für die Verwendung der Tinte im 3D Druck für Bioelektronik unerlässlich.
Molybdändisulfid als Grundstoff
Als Basis für diese neuartige Biotinte dient eine neue Klasse von 2D-Nanomaterialien, welche auf der Basis von Molybdändisulfid (MoS2) entwickelt wurde. Eine dünnschichtige Struktur von Molybdändisulfid enthält dabei Defektzentren, welche das Material chemisch aktiv macht. In Kombination mit modifizierter Gelatine ergibt sich hieraus ein flexibles Hydrogel, vergleichbar etwa mit der Struktur von Götterspeise.
„Die Auswirkungen dieser Arbeit sind für den 3D-Druck weitreichend“, so Akhilesh Gaharwar, als außerordentlicher Professor in der Abteilung für Biomedizinische Technik und Presidential Impact Fellow mitverantwortlich für dieses Projekt. „Diese neu entwickelte Hydrogel-Tinte ist hochgradig biokompatibel und elektrisch leitfähig und ebnet den Weg für die nächste Generation der tragbaren und implantierbaren Bioelektronik.“
Variable Fließeigenschaften
Diese Biotinte hat zudem scherverdünende (strukturviskose) Eigenschaften, deren Viskosität mit zunehmender Kraft abnimmt. Daraus folgt, dass die Tinte im Inneren der Tube fest ist, beim Zusammendrücken jedoch eher wie eine Flüssigkeit fließt, vergleichbar etwa mit den Fließeigenschaften von Ketchup oder Zahnpasta. Die elektrisch leitfähigen Nanomaterialien sind dabei in eine modifizierte Gelatine eingearbeitet, mit dem Ziel, eine Hydrogeltinte mit Eigenschaften herzustellen, welche für die Entwicklung von 3D Druck-konformen Tinten unverzichtbar sind.
Komplexe Schaltkreise im 3D Druck
Diese elektrisch leitfähige Tinte ermöglicht den 3D Druck komplexer Schaltkreise. Zugleich ist sie nicht auf planare (=flächige) Designs beschränkt, weshalb es uns dem Forscherteam gelungen ist, eine anpassbare Bioelektronik herzustellen, welche problemlos auf patientenspezifische Anforderungen zugeschnitten werden kann.
Elektronische Tätowierung von Parkinson-Patienten Als ein Anwendungsbeispiel sei an dieser Stelle die elektronische Tätowierung von Parkinson-Patienten genannt. Diese stellen sich die texanischen Forscher so vor, dass dieses 3D gedruckte E-Tattoo die Bewegungen des Patienten, insbesondere das Zittern, überwachen soll.
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