Satu pasukan penyelidik dari University of Minnesota telah membangunkan teknologi untuk cetak elektronik dan sel-sel tersuai secara langsung ke kulit menggunakan pencetak 3D mudah alih dan ringan yang kos kurang daripada $ 400.

Teknologi baru ini merupakan penemuan yang berpotensi dalam percetakan 3D dan elektronik yang boleh pakai, dan boleh digunakan dalam pelbagai bidang, dari tentera ke penjagaan perubatan.

Penyelidikan ini diterbitkan dalam jurnal Bahan Termaju.

Teknologi

Manakala pencetak 3D konvensional hanya boleh mencetak ke permukaan statik, rata, teknik percetakan 3D baru boleh mencetak secara langsung elektronik dan sel dengan bentuk sewenang-wenang ke permukaan bergerak, kata Zhijie Zhu, calon kedoktoran di Universiti Minnesota dan ahli pasukan penyelidikan yang membangunkan teknologi baru.

Pencetak menjejaki pergerakan menggunakan penanda sementara yang ditempatkan secara strategik di permukaan. Sensor diimbas, menyediakan komputer dengan peta spatial permukaan. Kemudian, menggunakan sistem penglihatan komputer, pencetak menjejaki sebarang pergerakan di permukaan dan menyesuaikan diri dengannya kerana ia mencetak.

Ini membolehkan komputer menyesuaikan diri dengan gerakan terkecil badan seseorang.

"Tidak kira betapa susahnya seseorang akan cuba untuk tetap diam ketika menggunakan pencetak pada kulit, seseorang bergerak sedikit dan setiap tangannya berbeda," Michael McAlpine, pengarang utama dan Benjamin Mayhugh Associate Professor Kejuruteraan Mekanikal di University of Minnesota, dalam satu kenyataan.

Para penyelidik juga perlu merancang dakwat konduktif yang boleh digunakan untuk kulit manusia tanpa membakarnya.

"Banyak dakwat konduktif memerlukan pemprosesan suhu tinggi untuk menjadi sangat konduktif," kata Zhu.

"Salah satu cabaran adalah untuk mereka bentuk dakwat yang mencapai kekonduksian tinggi di bawah suhu bilik."

Para penyelidik menyelesaikan masalah ini dengan mencipta dakwat khusus yang dibuat daripada serpih perak yang dapat menyembuhkan dan melakukan pada suhu yang lebih rendah. Dakwat juga mudah dikeluarkan menggunakan pinset atau dibasuh dengan air.

Teknik percetakan 3D yang baru boleh menggunakan bahan percetakan 3D konvensional, seperti plastik PLA, bioplastik yang diperbuat daripada produk tumbuhan yang boleh diperbaharui.

Aplikasi

Para penyelidik percaya teknologi mereka mempunyai banyak aplikasi yang berpotensi.

Mereka membayangkan anggota pasukan tentera atau pasukan ekspedisi menarik pencetak mudah alih dan ringan dari ransel dan menggunakannya untuk mencetak sensor sementara yang dapat mengesan agen biologi atau sel suria untuk mengenakan bayaran elektronik.

"Ia akan menjadi seperti 'pisau Tentera Swiss' masa depan dengan semua yang mereka perlukan dalam satu alat percetakan 3D mudah alih," kata McAlpine dalam satu kenyataan.

Penjejak boleh secara langsung dicetak ke serangga dan haiwan, mewujudkan pengumpul data sendiri yang diedarkan dalam ekosistem, Zhu mencadangkan.

Teknologi ini juga boleh digunakan untuk mencetak sel-sel kulit secara langsung kepada pesakit yang mengidap penyakit kulit.

"Penjagaan perubatan dalam rumah yang lebih maju akan mendapat manfaat daripada sistem percetakan 3D yang serba boleh ini, supaya orang ramai dapat menerima perkhidmatan seperti peranti biomedikal bercetak di situ dan pembaikan tisu di rumah, tanpa perlu pergi ke hospital," kata Zhu.

Dalam ujian, para penyelidik bekerjasama dengan doktor Jabatan Pediatrik University of Minnesota dan dekan sekolah perubatan Jakub Tolar, kepakarannya adalah rawatan penyakit kulit langka, untuk meneroka kegunaan perubatan yang berpotensi untuk teknik percetakan 3D.

Menggunakan "bioink" sebagai bahan percetakan, mereka berjaya mencetak sel ke luka kulit tikus.

"Saya tertarik dengan idea mencetak elektronik atau sel secara langsung pada kulit," kata McAlpine dalam satu kenyataan.

"Ia adalah satu idea yang mudah dan mempunyai potensi tanpa had untuk aplikasi penting pada masa akan datang."

Apabila penyelidik meneruskan, mereka akan terus mengembangkan sistem percetakan mereka untuk membolehkan lebih banyak kegunaan.

"Kerja lebih lanjut termasuk pengoptimuman lanjut mengenai sistem percetakan penyesuaian, dan pembangunan palet pelbagai bahan berfungsi untuk mencetak pada badan," kata Zhu.