חוקרים השתמשו בהדפסה תלת-ממדית של תאי סחוס וחומרים ננויים ליצירת אוזניים פונקציונליות המקבלות אותות רדיו. המחקר מדגים שאולי יום אחד אפשר יהיה ליצור רקמות ואיברים ביוניים.

כדי להתגבר על בעיה זו, צוות מחקר בראשות ד"ר מייקל מקאלפיין מאוניברסיטת פרינסטון וד"ר דיוויד גרייסיאס מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס פנה לייצור תוספי, או להדפסה תלת-ממדית. בתהליך זה, אובייקט תלת-ממדי 'מודפס' על ידי הנחת שכבות חומר רצופות בתבנית המבוססת על מודל דיגיטלי.

החוקרים השתמשו בשרטוט בעיצוב ממוחשב (CAD) של אוזן ימין אנושית כתוכנית הדפסה. הם השתמשו בשלושה רכיבים כ"דיו "של המדפסת: תאי סחוס במטריצת הידרוג'ל, סיליקון מבני וסיליקון חדורים בחלקיקי כסף. האוזן נבנתה שכבה אחר שכבה עם מדפסת תלת מימד רגילה, כאשר ה"דיו "חדור הכסף יוצר אנטנה מפותלת.

במשך 10 שבועות בתנאי תרבות, רכיב ההידרוג'ל של האוזן המודפסת נספג מחדש, והתאים פיתחו מטריצה ​​חוץ-תאית, שהפכה את האוזן אטומה.

החוקרים אפיינו את המאפיינים הביוכימיים, המכניים והתפקודיים של האוזן. הם גילו כי "אוזן הסייבורג" יכולה לקבל אותות בטווח תדרי רדיו רחב, כאשר הסליל האינדוקטיבי משמש כאנטנת קליטה. תדרי האות נעים בין 1 מגה -הרץ ל -5 גיגה -הרץ.

כדי להדגים את צדדיות הגישה, הפנו החוקרים את עיצוב ה- CAD ויצרו אוזן שמאל משלימה. הם חשפו את האוזניים לאותות אנטנה של שמע סטריאופוני משמאל וימין, אספו את האותות שקיבלו האוזניים, הזנו אותם לאוסילוסקופ דיגיטלי ושיחקו את אותות השמע שהתקבלו באמצעות רמקולים חזקים. המערכת הפיקה אודיו באיכות גבוהה, כפי שהודגם בביצוע של Für Elise של בטהובן.

באופן כללי, ישנם אתגרים מכניים ותרמיים בהתממשקות חומרים אלקטרוניים עם חומרים ביולוגיים ", אומר מקאלפין. עבודתנו מציעה גישה חדשה-לבנות ולגדל את הביולוגיה עם האלקטרוניקה באופן סינרגטי ובפורמט תלת-ממדי שזור.

מחקר הוכחה עקרוני זה מראה שניתן לשלב רקמות ואלקטרוניקה ליצירת איברים היברידיים וביוניים. הצוות מתכנן כעת לשלב חומרים אחרים שיאפשרו לאוזן לרשום צלילים אקוסטיים. הדפסה תלת-ממדית עשויה להרחיב את ההזדמנויות ליצירת דור חדש של שתלים ותותבות לשיקום-או אפילו לשיפור-יכולות אנושיות.