Un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota ha desarrollado una tecnología para imprime electrónica y células personalizadas directamente sobre la piel usando una impresora 3D portátil y liviana que cuesta menos de $ 400.

La nueva tecnología es un avance potencial tanto en la impresión 3D como en la electrónica portátil, y podría aplicarse en una variedad de campos, desde el militar hasta el cuidado médico.

La investigación se publica en la revista Materiales avanzados.

la tecnología

Mientras que las impresoras 3D convencionales solo pueden imprimir en superficies planas y estáticas, la nueva técnica de impresión 3D puede imprimir directamente elementos electrónicos y celdas con formas arbitrarias en superficies móviles, dijo Zhijie Zhu, un candidato doctoral en la Universidad de Minnesota y miembro del equipo de investigación que desarrolló la nueva tecnología.

La impresora rastrea el movimiento utilizando marcadores temporales colocados estratégicamente en la superficie. Los sensores son escaneados, proporcionando a la computadora un mapa espacial de la superficie. Luego, utilizando un sistema de visión por computadora, la impresora rastrea cualquier movimiento en la superficie y se ajusta a ellos a medida que se imprime.

Esto permite que la computadora se ajuste a los movimientos más pequeños del cuerpo de una persona.

"No importa cuánto intente quedarse quieto cuando usa la impresora en la piel, una persona se mueve ligeramente y cada mano es diferente". Michael McAlpine, autor principal y el Profesor Asociado Benjamin Mayhugh de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Minnesota, dijo en un comunicado.

Los investigadores también tuvieron que diseñar una tinta conductiva que se pudiera aplicar a la piel humana sin quemarla.

"Muchas tintas conductoras requieren un procesamiento a alta temperatura para volverse altamente conductoras", dijo Zhu.

"Uno de los desafíos es diseñar una tinta que alcance una alta conductividad a temperatura ambiente".

Los investigadores resolvieron el problema creando una tinta especializada hecha de copos de plata que pueden curar y conducir a temperaturas más bajas. La tinta también se elimina fácilmente con unas pinzas o se lava con agua.

La nueva técnica de impresión 3D puede utilizar materiales de impresión 3D convencionales, como el plástico PLA, un bioplástico fabricado a partir de productos vegetales renovables.

Aplicaciones

Los investigadores creen que su tecnología tiene muchas aplicaciones potenciales.

Visualizan soldados o miembros del equipo de expedición que sacan la impresora portátil y liviana de una mochila y la usan para imprimir sensores temporales que pueden detectar agentes biológicos o células solares para cargar componentes electrónicos.

"Sería como una 'navaja suiza' del futuro con todo lo que necesitan en una sola herramienta de impresión portátil 3D", dijo McAlpine en un comunicado.

Los rastreadores se pueden imprimir directamente en insectos y animales, creando colectores de datos auto-distribuidos en los ecosistemas, sugirió Zhu.

La tecnología también podría usarse para imprimir células de la piel directamente en pacientes que padecen enfermedades de la piel.

"La atención médica avanzada en el hogar se beneficiará de este versátil sistema de impresión 3D, para que las personas puedan recibir servicios como dispositivos biomédicos impresos in situ y reparación de tejidos en el hogar, sin la necesidad de ir a un hospital", dijo Zhu.

En las pruebas, los investigadores colaboraron con el decano de la facultad de medicina y el departamento de pediatría de la Universidad de Minnesota. Jakub Tolar, cuya experiencia es el tratamiento de enfermedades raras de la piel, para explorar usos médicos potenciales para la técnica de impresión 3D.

Utilizando un "bioenlace" como material de impresión, pudieron imprimir con éxito las células en la herida de la piel de un ratón.

"Me fascina la idea de imprimir productos electrónicos o células directamente en la piel", dijo McAlpine en un comunicado.

"Es una idea tan simple y tiene un potencial ilimitado para aplicaciones importantes en el futuro".

A medida que los investigadores avancen, continuarán desarrollando su sistema de impresión para permitir aún más usos.

"El trabajo adicional incluye una mayor optimización del sistema de impresión adaptable y el desarrollo de una paleta diversa de materiales funcionales para la impresión en el cuerpo", dijo Zhu.