Microeletrodos podem ser usados ​​para medição direta de sinais elétricos no cérebro ou coração. Essas aplicações requerem materiais macios, Contudo. Com os métodos existentes, anexar eletrodos a tais materiais apresenta desafios significativos. Uma equipe da Universidade Técnica de Munique (TUM) conseguiu imprimir eletrodos diretamente em vários substratos macios.

Pesquisadores da TUM e Forschungszentrum Jülich se uniram com sucesso para realizar a impressão a jato de tinta em um ursinho de goma. A princípio, isso pode soar como um jogo de cientistas - mas aponta o caminho para grandes mudanças nos diagnósticos médicos. Por uma coisa, não foi uma imagem ou logotipo que a equipe do Prof. Bernhard Wolfrum depositou no doce mastigável, mas sim uma matriz de microeletrodos. Esses componentes, composto por um grande número de eletrodos, pode detectar mudanças de voltagem resultantes da atividade em neurônios ou células musculares, por exemplo.

Segundo, ursinhos de goma são macios, o que é importante ao usar matrizes de microeletrodos em células vivas. Matrizes de microeletrodos já existem há muito tempo. Em sua forma original, eles consistiam de materiais duros como o silício. Isso resulta em várias desvantagens quando entram em contato com células vivas. No laboratório, sua dureza afeta a forma e a organização das células, por exemplo. E dentro do corpo, os materiais duros podem desencadear inflamação ou perda de funcionalidade do órgão.

Quando os arranjos de eletrodos são colocados diretamente em materiais macios, esses problemas são evitados. Isso gerou pesquisas intensivas sobre essas soluções. Até agora, a maioria das iniciativas usa métodos tradicionais que são demorados e exigem acesso a laboratórios especializados caros. "Se você imprimir os eletrodos, você pode produzir um protótipo de forma relativamente rápida e barata. O mesmo se aplica se você precisar retrabalhá-lo, "diz Bernhard Wolfrum, Professor de Neuroeletrônica na TUM. "A prototipagem rápida desse tipo nos permite trabalhar de maneiras totalmente novas."

Wolfrum e sua equipe trabalham com uma versão de alta tecnologia de uma impressora jato de tinta. Os próprios eletrodos são impressos com tinta à base de carbono. Para evitar que os sensores captem sinais perdidos, uma camada protetora neutra é então adicionada aos caminhos de carbono.

Os pesquisadores testaram o processo em vários substratos, incluindo polidimetilsiloxano (PDMS), uma forma suave de silício; agarose, uma substância comumente usada em experimentos de biologia; e finalmente, várias formas de gelatina, incluindo um ursinho de goma que primeiro foi derretido e depois endureceu. Cada um desses materiais possui propriedades adequadas para determinadas aplicações. Por exemplo, Os implantes revestidos de gelatina podem reduzir reações indesejadas em tecidos vivos.

Por meio de experimentos com culturas de células, a equipe conseguiu confirmar que os sensores fornecem medições confiáveis. Com uma largura média de 30 micrômetros, eles também permitem medições em uma única célula ou apenas algumas células. Isso é difícil de conseguir com métodos de impressão estabelecidos.

"A dificuldade está em ajustar todos os componentes - tanto a configuração técnica da impressora quanto a composição da tinta, "diz Nouran Adly, o primeiro autor do estudo. “No caso do PDMS, por exemplo, tivemos que usar um pré-tratamento que desenvolvemos apenas para fazer a tinta aderir à superfície. "

Matrizes de microeletrodos impressos em materiais macios podem ser usados ​​em muitas áreas diferentes. Eles são adequados não apenas para prototipagem rápida em pesquisa, mas também pode mudar a maneira como os pacientes são tratados. "No futuro, estruturas moles semelhantes podem ser usadas para monitorar as funções nervosas ou cardíacas no corpo, por exemplo, ou até mesmo servir como um marca-passo, ", diz o Prof. Wolfrum. No momento, ele está trabalhando com sua equipe para imprimir matrizes de microeletrodos tridimensionais mais complexos. Eles também estão estudando sensores imprimíveis que reagem seletivamente a substâncias químicas, e não apenas às flutuações de tensão.