科学家开发可植入气溶胶生物3D打印传感器可无线监测血流

时间：2019-08-23 09:48 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网8月23日讯，来自佐治亚理工学院和韩国汉阳大学的研究人员开发出一种用于无线血流监测的气溶胶喷射3D打印生物传感器。该团队使用了一种新颖的AJP技术来3D打印可植入和可拉伸的电子系统。这样可以保持无线电路，增强读出距离，能够监测大脑中的血流，以进行动脉瘤治疗。
植入式无线监控设备
可穿戴技术指的是可以佩戴或植入体内的智能电子设备。 3D打印已经实现了新的可穿戴设备，如电子第二皮肤和智能纺织物。此外，结合柔软材料，已经开发出诸如生物传感器的可拉伸和柔性装置。这些传感器的功能在很大程度上取决于它们的无线监控能力，以前这些都由刚性电路实现的。然而，据研究人员称，刚性电路导致与软组织或血管不相容。基于金属和塑料的刚性电子设备在高度轮廓化的血管中具有血栓形成和流动中断的巨大风险，用于监测血液动力学[血流动力学]。
用气溶胶喷射印刷制造植入式传感器
为了解决传统制造技术的缺点，引入AJP技术来生产无线可植入传感器。该技术通过直接打印，数字设计和优化控制实现更快，更可靠的制造和可扩展的制造。在这项研究中，研究人员开发了新颖的AJP方法，用于开发无线可伸缩电子设备。他们的生物传感器利用聚酰亚胺作为介电层和底部支撑层，与软弹性体直接结合。该过程始于四个对齐层的高精度3D打印，其中墨水由生物相容性银纳米颗粒和混合聚酰亚胺（PI）组成。
然后使用少量软弹性体将传感器连接到医用支架。这种无缝集成过程使传感器能够与支架保持一致，具有高度的灵活性和可拉伸性。可以通过常规导管程序部署所得的低轮廓装置。

A-C）使用植入动脉瘤模型中的气动雾化器进行PI的AJP沉积的图示和图像。 D）显示多层传感器结构的横截面SEM图像。 E）印刷（左）和烧结过程后的AgNP的SEM图像，显示簇（右）。 F）X射线衍射仪表征玻璃载玻片上的烧结AgNP。图片来自佐治亚理工学院/高级科学。
无线监测血液动力学
对于植入无线问题，研究人员采用了一种无电路设计的电感耦合方法。该读出方法在流动转向器系统中的传感器线圈和两个外部线圈之间应用电感耦合原理以记录瞬态信号。在完成和优化传感器系统之后，进行体内实验。研究了通过空气，盐水和肉类在无线检测共振频率时最佳传感器线圈的性能。通过肉的最大读出距离为6厘米，达到了大脑血液动力学监测的范围。然后在高度轮廓和狭窄的人类神经血管模型中测试传感器的流速监测能力。该研究的当前限制是将可植入线圈与支架和传感器系统集成以实现完整的可植入包装。现在，该团队正在开发将植入式感应线圈与现有支架和流量传感器集成的方法。

无电池无线血流动力学监测系统的示意图，带有植入式流量传感器和两个外部天线线圈

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