ह्यूस्टन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने 3 डी प्रिंटिंग बायोसेंसर की एक नई विधि विकसित की है जिसे एक दिन मानव मेजबान में प्रत्यारोपित किया जा सकता है।
मल्टीफोटॉन लिथोग्राफी (एमपीएल) का उपयोग करते हुए, टीम की विधि में छोटे बायोकंपैटिबल सर्किट बोर्ड बनाने के लिए परत दर परत कार्बनिक अर्धचालक सामग्री से भरे रेजिन को पॉलिमराइज़ करना शामिल है। अब तक, शोधकर्ताओं ने उच्च-परिशुद्धता ग्लूकोज सेंसर बनाने के लिए अपनी प्रक्रिया का उपयोग किया है, लेकिन आगे के शोध और विकास के साथ, उनका मानना है कि यह बायोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी के उत्पादन के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है।
"यहां, कार्बनिक अर्धचालक (ओएस) सामग्री के साथ डोप किए गए एक समान और पारदर्शी फोटोसेंसिटिव राल को विभिन्न 3 डी ओएस समग्र माइक्रोस्ट्रक्चर (ओएससीएम) बनाने के लिए पेश किया गया था," टीम ने अपने पेपर में कहा। "[हमारे] परिणाम लचीले बायोइलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स और ऑर्गन-ऑन-ए-चिप उपकरणों तक के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए इन उपकरणों की बड़ी क्षमता का प्रदर्शन करते हैं।
जीवन के लिए प्रवाहकीय प्रत्यारोपण लाना
अपने पेपर में, शोधकर्ताओं ने एमपीएल को प्रत्यक्ष लेजर लेखन (डीएलडब्ल्यू) 3 डी प्रिंटिंग में "अत्याधुनिक" तकनीक के रूप में पहचाना, क्योंकि सामग्री की बहुमुखी प्रतिभा और उच्च परिशुद्धता यह प्राप्त कर सकती है (15 नैनोमीटर तक रिज़ॉल्यूशन)। ). इस प्रकार, ह्यूस्टन टीम प्रौद्योगिकी को नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रकार के उत्पादन के लिए आदर्श के रूप में देखती है जो पिछले कुछ वर्षों में गहन शोध का विषय रहा है।
हालांकि, 3 डी प्रिंटिंग की व्यवहार्यता इस तरह के बायोइम्प्लांट्स का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की कम विद्युत चालकता द्वारा सीमित होना जारी है। वैज्ञानिकों के अनुसार, ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रोटोटाइप बायोइलेक्ट्रॉनिक्स आमतौर पर कार्बन नैनोट्यूब या ग्राफीन से बना होता है, इसलिए उनके पास अकार्बनिक गुण होते हैं जो "रेजिन में समान रूप से फैलाने के लिए मुश्किल" और "महत्वपूर्ण चरण अलगाव के बिना" होते हैं।
इन कमियों को दूर करने के लिए, ह्यूस्टन शोधकर्ताओं ने इसलिए अपने स्वयं के एमपीएल राल को विकसित किया है, जिसमें डीएमएसओ-लोडेड पीईजीए बहुलक, पीईडीओटी शामिल है: पीएसएस कार्बनिक अर्धचालक, लैमिनिन और ग्लूकोज ऑक्सीडेज, जो समान विशेषताओं के साथ मिनी-बायोम्स बोर्ड में सटीक रूप से 3 डी मुद्रित हो सकते हैं।
3 डी मुद्रित cytocompatible पीसीबी
प्रारंभ में, शोधकर्ताओं ने मुद्रित सर्किट बोर्डों (पीसीबी) सहित विभिन्न प्रकार के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उत्पादन करने के लिए अपनी सामग्री का उपयोग किया, जिसमें माइक्रो-कैपेसिटर की एक सरणी शामिल थी। एक बार जब उन्होंने अपनी तकनीक की प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया, तो टीम ने लैमिनिन के साथ प्रयोग करने के लिए तैयार किया, जो विभिन्न जानवरों के ऊतकों की झिल्ली में पाया जाने वाला एक ग्लाइकोप्रोटीन है जो सेल लगाव, सिग्नलिंग और माइग्रेशन को बढ़ावा देता है।
प्रोटीन के साथ राल लोड करने के बाद, टीम इसे अधिक जटिल माइक्रोस्ट्रक्चर में 3 डी प्रिंट करने के लिए चली गई, जिसे तब माउस ऊतक में 48 घंटे के लिए सुसंस्कृत किया गया था। बिना चिकित्सा वाले नमूनों की तुलना में, वैज्ञानिकों ने नोट किया कि उनकी कोशिकाओं ने "बढ़ी हुई उत्तरजीविता" के सबूत दिखाए, जबकि लगाव और प्रसार को बढ़ावा देने की क्षमता को भी बनाए रखा।
प्रत्यारोपण की जैव संगतता का निर्धारण करने के बाद, शोधकर्ताओं ने इन उपकरणों के इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों का मूल्यांकन करने की मांग की। 1 kHz की जैविक रूप से प्रासंगिक आवृत्ति पर परीक्षण से पता चला है कि जैसे-जैसे माइक्रोइलेक्ट्रोड के व्यास में वृद्धि हुई, टीम के पीसीबी की विद्युत प्रतिबाधा सभी आवृत्तियों (1 से 105 हर्ट्ज) पर कम हो गई, जिसके परिणाम "पहले रिपोर्ट किए गए परिणामों के अनुरूप" थे।
अंत में, अपनी विधि के संभावित अनुप्रयोग को प्रदर्शित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने इसका उपयोग एक नए प्रकार के बायोसेंसर का उत्पादन करने के लिए किया जो विद्युत प्रवाह का उपयोग करके उच्च स्थिरता और परिशुद्धता के साथ ग्लूकोज के स्तर का पता लगाने में सक्षम है। यह देखते हुए कि डिवाइस वर्तमान मॉनिटर की तुलना में दस गुना अधिक संवेदनशील है, टीम का कहना है कि उनका राल अब साइबरनेटिक प्रत्यारोपण की दिशा में मानव प्रगति को तेज करने में मदद कर सकता है।
"हम उम्मीद करते हैं कि प्रदर्शित एमपीएल-संगत ओएस समग्र रेजिन उभरते क्षेत्रों जैसे लचीले बायोइलेक्ट्रॉनिक्स / बायोसेंसर, नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स, ऑर्गन-ऑन-ए-चिप और प्रतिरक्षा सेल थेरेपी में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए नरम, बायोएक्टिव और प्रवाहकीय माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करेंगे।
