Ein Forscherteam der Texas A&M University hat kürzlich eine neue Klasse von Biomaterialtinten entwickelt, deren wichtigstes Merkmal darin besteht, wesentliche Eigenschaften des menschlichen Gewebes nachzubilden. Konkret geht es dabei um hochleitende Fähigkeiten, wie sie in dieser Form insbesondere denjenigen der menschlichen Haut entsprechen. Da die Nachbildung genau dieser Eigenschaften für die Verwendung einer solchen Tinte im 3D Druck für Bioelektronik als unerlässlich gelten, dürfte damit ein wesentlicher Schritt in diese Richtung gelungen sein.
Als Basis dient Molybdändisulfid
In diesem Zusammenhang entwickelten die US-amerikanischen Forscher eine neue Klasse von 2D-Nanomaterialien, basierend auf Molybdändisulfid (MoS2) als Grundstoff. Sogenannte Defektzentren auf einer dünnschichtigen Struktur von Molybdändisulfid machen das Material dabei chemisch aktiv. In Verbindung mit modifizierter Gelatine entsteht hierbei ein flexibles Hydrogel, dessen Struktur etwa mit derjenigen von Götterspeise vergleichbar ist.
„Die Auswirkungen dieser Arbeit sind für den 3D-Druck weitreichend“, erläutert Akhilesh Gaharwar, als außerordentlicher Professor in der Abteilung für Biomedizinische Technik und Presidential Impact Fellow mitverantwortlich für dieses Projekt. „Diese neu entwickelte Hydrogel-Tinte ist hochgradig biokompatibel und elektrisch leitfähig und ebnet den Weg für die nächste Generation der tragbaren und implantierbaren Bioelektronik.“
Wechselnde Fließeigenschaften
Eine weitere Besonderheit dieser Biotinte liegt in deren scherverdünenden (strukturviskosen) Eigenschaften, deren Viskosität mit zunehmender Kraft abnimmt. Dies bedeutet, dass die Tinte im Inneren der Tube zwar fest ist. Beim Zusammendrücken fließt sie jedoch eher wie eine Flüssigkeit, vergleichbar etwa mit den Fließeigenschaften von Ketchup oder Zahnpasta. Dabei sind die elektrisch leitfähigen Nanomaterialien in eine modifizierte Gelatine eingearbeitet, um so eine Hydrogeltinte mit Eigenschaften herzustellen, welche für die Entwicklung von 3D Druck-konformen Tinten unverzichtbar sind.
Auch komplexe Schaltkreise möglich
Sogar den 3D Druck komplexer Schaltkreise könnte diese elektrisch leitfähige Tinte ermöglichen, ist sie doch nicht auf planare (=flächige) Designs beschränkt. Dem texanischen Forscherteam ist es daher gelungen, eine anpassbare Bioelektronik herzustellen, welche problemlos auf patientenspezifische Anforderungen zugeschnitten werden kann.
Elektronische Tätowierung von Parkinson-Patienten Denkbar wäre mittels dieser Technologie etwa die elektronische Tätowierung von Parkinson-Patienten. Ein 3D gedruckte E-Tattoo würde in diesem Fall die Bewegungen des Patienten, insbesondere dessen Zittern, überwachen.
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