Durante mucho tiempo, los sensores se han utilizado como recursos en diferentes campos para medir el comportamiento o el rendimiento de objetos o procesos específicos.
En este sentido, ha surgido una nueva tecnología basada en la impresión 3D: los sensores basados en hidrogel pueden implantarse en la superficie de órganos como los pulmones, dándoles la capacidad de adaptarse a los movimientos de estos órganos para expandirse y contraerse . El plan fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Minnesota, que recibieron fondos de NIBIB para comenzar el proyecto.
El Dr. Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica, es el jefe del equipo de investigación de ingenieros mecánicos e informáticos. Con respecto al proyecto de alta montaña, declaró lo siguiente:
Por ejemplo, con la ayuda de robots para ayudar a los cirujanos a eliminar los tumores de los pulmones, la tecnología puede imprimir sensores en 3D en la superficie de los pulmones para controlar la función durante y después de la cirugía.
Con esta tecnología de vanguardia, los investigadores esperan que con el tiempo, la impresión 3D de ciertos dispositivos dentro y fuera del cuerpo humano sea posible y funcionen.
Algunos ejemplos prevén el uso de electrodos programados para mantener la interacción con el sistema nervioso para abordar posibles patrones de dolor, y el uso de bioscaffolds con células, lo que permite la regeneración de tejidos, el trasplante de piel y, en última instancia, los bioscaffolds. Implementar pegamento quirúrgico.
En cuanto a la persona a cargo del Programa del Sistema de Biónica y Robótica de NIB, el Dr. Michael Wolfson señaló el trabajo realizado por McAlpine y su equipo:
Identifican continuamente problemas biomédicos que requieren soluciones técnicas, y luego diseñan y construyen sistemas complejos que satisfacen las necesidades […] y debido a que esta investigación no solo involucra ingeniería innovadora, también prueban que la tecnología es efectiva en sistemas biológicos reales.
Origen de esta técnica
El logro de esta tecnología radica en la tecnología de captura de movimiento, similar a la tecnología utilizada en la producción de películas y videojuegos.
Para los cines, la captura de movimiento le permite rastrear los elementos de movimiento en la escena para que los efectos especiales necesarios se puedan aplicar a los actores o al entorno.
A través de este proceso, la impresión 3D se puede optimizar y probar aún más imprimiendo con éxito el sensor en el tejido vivo expandido sin causar daño a los órganos.
Después de realizar una serie de experimentos en los globos inflados y desinflados, el siguiente sensor que se utilizará es imprimirlos en los pulmones del animal, mientras los mantiene pulsando regularmente bajo insuflación.
Luego, se imprime un hidrogel especial incrustado en el electrodo para obtener un mapa sensorial de la tomografía de impedancia eléctrica (EIT).
El resultado final es que el dispositivo puede estirarse y adaptarse al movimiento de la superficie pulmonar implantada en el dispositivo, que luego es registrado por el sensor y transmitido electrónicamente como parte del monitoreo en tiempo real de la tensión superficial. Pulmones al expandirse y contraerse.
en referencia a esto, McAlpine indicó:
El uso del sensor EIT para medir la flexibilidad del pulmón es solo un ejemplo del uso de un sensor impreso en su superficie para medir de forma remota la salud de un órgano […] Esperamos desarrollar diferentes tipos de sensores que puedan adaptarse a diferentes órganos, por ejemplo, el sensor está impreso en el corazón humano. Para controlar la función cardíaca.
Se cree que esta tecnología puede ser una herramienta muy útil en la atención de pacientes con COVID-19. Basado en esto, McAlpine declaró:
Con respecto a los efectos a largo plazo de COVID-19 en el cuerpo humano, hemos aprendido que muchas […] técnicas como esta pueden usarse para controlar los cambios en la función respiratoria durante y después de la infección por coronavirus.
