Sự tiến hóa nhanh chóng của sản xuất bổ sung đã mở khóa các cơ hội biến đổi thông qua kỹ thuật y sinh học, với một trong những biên giới hấp dẫn nhất là sản xuất các điện cực thần kinh tùy chỉnh. những thiết bị nhỏ này phục vụ như là giao diện quan trọng giữa phần cứng điện tử và mô thần kinh sống, cho phép ghi chép chính xác và kích thích trong cả nghiên cứu và thiết lập lâm sàng. kết hợp sự tự do thiết kế của việc in 3D với các yêu cầu dây thần kinh giao diện hệ thống chặt chẽ là cách các nhà nghiên cứu và các bác sĩ tiếp cận rối loạn thần kinh, giao diện não bộ, và cơ bản thần kinh.

Vai trò quan trọng của các điện trường thần kinh trong ngành khoa học thần kinh hiện đại

Các điện cực phụ dưới trụ áp dụng nhiều ứng dụng, từ chất lượng của não bộ, tăng mức độ gây tổn thương mô và hạn chế kết quả điều trị. Tương phản với các điện cực có tính chất cao hay cấu trúc não bộ đặc biệt, tối đa hóa cả sự trung thành lẫn tính chất kích thích. Việc này ngày càng tăng nhu cầu để cấy ghép và giữ chức năng hơn nhiều tuần và hơn là nhiều năm.

Làm thế nào mà địa chỉ in 3D có giới hạn về mặt nhập khẩu truyền thống

Các công cụ điện tử được thiết kế theo quy ước, quang học, vi âm và bộ phận lắp ráp bằng tay, tốn nhiều thời gian, và bị hạn chế để tạo ra các đồ điện tử hoặc địa lý đơn giản. In 3D bao gồm nhiều hạn chế thông qua việc tra khảo từng lớp, cho phép lặp nhanh và cấu trúc phức tạp, ba chiều.

  • Mô hình kỹ thuật số được tạo ra từ MRI hoặc CT cho phép hình dạng điện cực, kích cỡ và độ cứng để phù hợp với giải phẫu thần kinh cá nhân.
  • Rapid Ptotyping:) Thiết kế-to- evice co giãn từ tuần này sang giờ khác, tăng tốc cả nghiên cứu lẫn dịch lâm sàng.
  • Tính đa dạng sinh học: ) Một bảng màu của vật liệu sinh học có thể được kết hợp trong vòng một bản in.
  • Các cấu trúc liên kết địa lý như giàn giáo xốp, kênh vi lỏng, và các mảng cong trở nên khả thi, cải thiện sự kết hợp mô và giảm phản ứng của cơ thể nước ngoài.

Những khả năng in 3D này là một sự thay thế gây rối cho việc sản xuất điện cực không chỉ có tính năng tự chọn mà còn cao hơn chức năng.

Của cải và tài sản của họ

Sự lựa chọn vật chất quyết định tính dẫn điện, tính linh hoạt, tính tương thích sinh học và sự ổn định lâu dài của các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới đang tích cực phát triển và nhân cách hóa các tiểu thuyết tổng hợp để đáp ứng các đòi hỏi của hệ thần kinh liên kết.

Đa thức điều khiển

Polymers như poly(3, 4-ethlixtoxyene) (PEDOT) và polypyrrole (PP) cung cấp dung lượng tiêm điện cực cao và tương thích sinh học tuyệt vời. Khi in 3D, chúng có thể được tạo thành mực hoặc sợi tơ có độ mềm, điện cực có tính năng giảm thiểu các thiết bị trục trục trặc cơ học so với mô não bộ. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh các vi mạch PDOT có độ sáng đa năng tương ứng với kim loại khi tiếp xúc với độ linh hoạt.

Vật liệu có chất cacbon

Các ống nano (CNNNN) và đồ thị đã thu hút sự quan tâm mạnh mẽ do khả năng dẫn điện phi thường, sức mạnh cơ học và diện tích bề mặt lớn. Khả năng tập hợp thành ma trận dạng sợi vi-rút qua 3D sản xuất điện cực với khả năng tích tích tích tích tích và giảm nhiễu. Thí dụ, các nhà nghiên cứu tại [FLT: 0] bản đồ điện tử [FLT: 1] đã in đồ thị agramnate acgel ictions để duy trì hiệu suất sau hàng triệu chu trình kích thích.

Bộ kết nối kim loại dẫn điện

Kim loại quý như bạch kim và vàng vẫn còn là tiêu chuẩn vàng cho điện cực thần kinh vì sự kháng viêm và sự dẫn điện cao. Việc in 3D của máy kim loại tổng hợp lại với nhau bằng điện tử bạc, nano phần tử đồng, hay tiểu cầu bạch kim được treo trong một hệ thống kết nối sinh học có thể tạo ra sự liên kết với cả tính chất cao và sự phức tạp hình học cần thiết cho các mảng tự chỉnh.

Sản xuất kỹ thuật

Các phương pháp in 3D khác nhau cung cấp các đánh đổi khác nhau giữa độ phân giải, tốc độ và sự tương thích vật chất.

Mô hình thiết lập phát triển (FDM)

FDM hướng ngoại tuyến các sợi sợi nhiệt theo từng lớp. Trong khi độ phân giải thường chỉ giới hạn trong khoảng ~100 G, kỹ thuật này rẻ và dễ truy cập rộng rãi. Các sợi tơ dẫn điện (v. d., các sợi cacbon- màu đen- u sầu) có thể tạo ra cơ bản điện tử, nhưng việc in xong hoặc nhiều vật liệu thường cần thiết cho các liên kết hiệu ứng cao.

Ghi mực trực tiếp (DIW)

DIW dùng ống tiêm để gửi chất nổ tự động “những loại mực chứa chất làm rỗng dẫn điện, và cung cấp độ phân giải trung gian (~50 TL) và xuất sắc trong việc in những cấu trúc mềm, hợp chất.

Đa thức 2 ảnh (TPP)

TPP là phương pháp dựa trên laser có khả năng phân giải dưới dạng khối, cho phép tạo ra các giàn giáo 3D phức tạp và các mảng điện cực cao. Giới hạn chính là tốc độ in chậm và chi phí thiết bị cao, nhưng nó không tương ứng với việc tách rời chính xác các thiết bị dò sóng thần kinh. Một nghiên cứu [FLT: 0] Mở rộng các ký tự [FL: 1] được dùng để in điện cực linh hoạt với đường kính 5 BAR , đạt độ phân giải của tế bào.

Hình trụ

Thuốc chữa SLA photopolymer nhựa có tia UV, cung cấp độ phân giải giữa FDM và TPP (~20–50 vội vàng). Những tiến bộ gần đây đã đưa ra chất nhựa dẫn điện được dùng bởi các mô nano phụ kim loại hoặc các-bon, cho phép in toàn bộ hệ thống điện từ trong một bước. Kỹ thuật này nhanh chóng tạo ra các ứng dụng cấy ghép cochlear và võng mạc phụ thuộc vào mô phỏng cochlear.

Name

Dù được hứa hẹn, cánh đồng này vẫn phải đối mặt với nhiều trở ngại cần vượt qua để được nhận nuôi bằng thuốc.

  • Tính tương phản chống lại giao dịch. Flexivial: vật liệu có tính dẫn điện cao (v. d., kim loại) thường cứng, trong khi các chất lỏng linh hoạt có tính không hiệu quả cao hơn. Việc cân bằng những tính chất này trong một bản in là một thử thách trung tâm.
  • Sự tương thích lâu dài giữa sinh học: Nhiều bộ lọc dẫn điện, như ống nano nano hay nano phụ bạc, có thể gây ra phản ứng viêm mãn tính nếu không phải là sự kết hợp đúng đắn. Tăng độ ổn định qua nhiều tháng hoặc nhiều năm trong vivo là rất quan trọng.
  • Việc ghi âm theo phương pháp Microcity (FLT: 0) đòi hỏi sự liên lạc điện cực nhỏ như 10–20 G. Phần lớn các kỹ thuật in 3D cố gắng đạt được những tính năng tốt như thế với tính năng điện nhất quán trên một mảng lớn.
  • Sự hòa hợp với điện tử: điện cực hiện thời phải được kết nối bằng tay với các mạch đọc ra, giới thiệu điểm thất bại. In đầy đủ, in đầy đủ ) hệ thống [FLT:] , kết hợp điện cực trên bảng điều khiển không khả thi trong quy mô.
  • Khả năng tái sử dụng:) Batch-batch in chatter trong cấu trúc và tham số in có thể dẫn tới hiệu suất điện cực không tương thích, một rào cản để chấp thuận điều hành.

Tìm ra giải pháp và tương lai

Các nhà nghiên cứu đang tích cực phát triển chiến lược để giải quyết những thách thức này. In đa vật liệu- xác định dẫn điện và cách ly các vật liệu trong cùng một tòa nhà - hứa hẹn loại bỏ các bước lắp ráp bằng tay. [FLT: 0] khả năng in kết hợp DIW cho các dấu vết năng sinh học cao và SLA cho các vỏ bọc chính xác đã hiển thị lời hứa cho các máy thăm dò thế hệ tiếp theo.

Trong miền vật liệu, hợp kim kim kim ) [v. d., euctic yuium-didium] cung cấp khả năng dẫn điện cực đoan và giãn nở, và đang được thích nghi với việc in 3D qua tiểu cấu trúc vi lỏng hoặc sự giãn nở. Công việc lúc ban đầu đã chứng minh điện cực linh hoạt có hiệu hoạt hoạt mà duy trì sự điều khiển ở 200% căng.

Một hướng khác liên quan đến in [FLT: 0] [FLT: 1] để kết hợp tế bào sống, yếu tố tăng trưởng, hoặc các tế bào thần kinh thiên văn trực tiếp vào giàn điện cực.

Nhìn xa hơn nữa, thiết kế trí tuệ khoa học chính thức [FLT: 1] [FLT:] có thể tối ưu hóa hình học và phân phối vật liệu cho bệnh nhân một số mục tiêu thần kinh cụ thể và các mục tiêu thần kinh. Kết hợp với hệ thống in đóng kín 3D trong thời gian thực, tầm nhìn của giao diện thần kinh thực sự cá nhân đang trở nên ngày càng rõ ràng.

Kết luận

In 3D cung cấp một con đường mạnh mẽ để tạo ra điện cực thần kinh tùy chỉnh mà chính xác là tương ứng với cơ quan sinh học cá nhân, chức năng cao hơn, và sản xuất với chi phí thấp hơn thay thế thông thường. tiến bộ trong vật liệu - từ chất dẫn điện đến vật liệu nano và kim loại lỏng - đang mở rộng các đường dây thần kinh, trong khi các kỹ thuật in mới lạ giúp giải quyết và phức tạp trước đó. mặc dù các thử thách về sự hoạt động, tính tương thích sinh học và tính bền vững vẫn còn tồn tại, tốc độ của sự đổi mới là không thể xác định nhanh chóng. Đối với các nhà nghiên cứu và các bác sĩ đang tìm cách thiết lập các biên giới của hệ thần kinh giao diện liên hệ, in 3D không còn là một thực nghiệm nữa nhưng là một công cụ cần thiết để thực hiện sự mong muốn tái hiện các liệu trị liệu thần kinh và hệ thần kinh.