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Forscher des Georgia Institute of Technology und der Hanyang-Universität in Korea haben den ersten Aerosol-Jet-Printed-Biosensor (AJP) zur drahtlosen Überwachung des Blutflusses entwickelt.
In einer in Advanced Science veröffentlichten Studie verwendete das Team eine neuartige AJP-Technik, um ein implantierbares und dehnbares elektronisches System in 3D zu drucken. Auf diese Weise wird ein schaltungsfreies und flaches Design mit verbesserten Ableseabständen beibehalten, mit dem der Blutfluss im Gehirn für Aneurysma-Behandlungen überwacht werden kann.
In dieser Studie wird ein hochdurchsatzfähiges Herstellungsverfahren im großen Maßstab vorgestellt, bei dem Aerosol-Jet-3D-Druck für eine vollständig gedruckte, dehnbare, drahtlose Elektronik verwendet wird. Eine umfassende Studie zur Nanoink-Vorbereitung und -Parameteroptimierung ermöglicht das mehrschichtige Drucken eines leistungsstarken Kapazitätsdurchflusssensors mit niedrigem Profil. Der Kerndruckprozess beinhaltet eine direkte, mikrostrukturierte Strukturierung von biokompatiblen Silbernanopartikeln und Polyimid. Der optimierte Herstellungsansatz ermöglicht die Übertragung von hochleitenden, strukturierten Silbernanopartikelfilmen auf ein weiches elastomeres Substrat. Die dehnbare Modellierung der Mechanik und die nahtlose Integration mit einem implantierbaren Stent stellen einen hochdehnbaren und flexiblen Sensor dar, der durch einen Katheter zum extrem flachen, konformen Einführen in ein Blutgefäß eingesetzt werden kann. Die Optimierung eines transienten, drahtlosen induktiven Kopplungsverfahrens ermöglicht die drahtlose Erfassung der Hämodynamik des biomimetischen zerebralen Aneurysmas mit einem maximalen Ausleseabstand von 6 cm durch Fleisch. In-vitro-Demonstrationen umfassen die drahtlose Überwachung von Flussraten (0,05–1 m s⁻¹) in stark konturierten und engen menschlichen neurovaskulären Modellen.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit das Potenzial des gedruckten Biosystems, eine additive Fertigung von dehnbarer Elektronik mit hohem Durchsatz und Fortschritten bei der batterielosen drahtlosen Echtzeitüberwachung der Hämodynamik von zerebralen Aneurysmen zu ermöglichen.
