El primer autor Hui Yue, entonces investigador postdoctoral en la escuela de ingeniería de la Universidad de Westlake en Hangzhou, dijo que las estructuras 3D podrían imprimirse de forma libre en hidrogel, a diferencia de la impresión 3D tradicional donde los objetos se construyen capa por capa.
“Podemos construir circuitos en un espacio 3D sin apoyo externo”, dijo Hui, quien ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Adelaide en Australia.
El hidrogel es una red de polímeros hidrofílicos que contiene una gran cantidad de agua y es similar al tejido biológico. Para fabricar dispositivos electrónicos con hidrogeles, deben contener materiales elásticos, conductores y otros materiales funcionales.
En el estudio, los investigadores crearon componentes electrónicos de hidrogel utilizando hidrogel como matriz de soporte y una tinta con plata, el metal más conductor. El resultado final se puede estirar, torcer o comprimir y volverá a su forma original.
El equipo imprimió electrodos de electrocardiografía (ECG) en 3D, que registran la actividad eléctrica del corazón, y descubrió que las señales tenían una resolución más alta que los electrodos disponibles en el mercado.
Los electrodos de ECG de hidrogel registran la actividad eléctrica del corazón. Foto: Folleto
También imprimieron un electrodo a escala milimétrica para estimular el nervio ciático en ratones y desencadenar movimientos en sus patas traseras. El dispositivo de hidrogel provocó un movimiento en un ángulo de 77 grados, mucho más que el movimiento de 10 grados de los electrodos conductores iónicos convencionales al mismo voltaje, según el estudio.
“Estos resultados resaltan la capacidad superior de estimulación eléctrica del Ag impreso [silver]-electrodos de hidrogel sobre los que emplean materiales conductores iónicos”, escribieron los investigadores.
Esto podría atribuirse a «las interfaces ajustadas y conformadas entre los tejidos y los electrodos impresos en 3D, así como a la alta conductividad de nuestra tinta Ag-hidrogel».
El sistema nervioso envía señales eléctricas para decirles a los músculos que se muevan. Hui dijo que la tecnología podría ayudar potencialmente a las personas que necesitan estimulación eléctrica externa para sus nervios debido a una enfermedad o accidente.
El equipo fabricó un dispositivo RFID de hidrogel que puede resistir el estiramiento y ser detectado por un lector RFID comercial.
Hui dijo que podría usarse como un dispositivo portátil para mascotas o animales de granja para la identificación, o para personas enfermas o con una condición en la que necesitan que sus registros médicos se lean fácilmente.
Dijo que el siguiente paso era probar la durabilidad, estabilidad y seguridad del hidrogel como implante en animales durante un largo período de meses y años.
“Cuando se extraiga el implante, comprobaremos si causa cicatrices o inflamación”, dijo Hui. “Esperamos demostrar que el hidrogel es más biocompatible que otros materiales. Exploraremos más de sus aplicaciones potenciales mientras garantizamos su seguridad”.
