La ventosa inspirada en el pulpo transfiere biosensores y injertos de tejido delicados y delgados

Los injertos de tejido fino y la electrónica flexible tienen una gran cantidad de aplicaciones para la cicatrización de heridas, la medicina regenerativa y la biodetección. Un nuevo dispositivo inspirado en la ventosa de un pulpo transfiere rápidamente tejidos delicados o láminas electrónicas al paciente, superando una barrera clave para la aplicación clínica, según investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y colaboradores.

“Durante las últimas décadas, las láminas de células o tejidos se han utilizado cada vez más para tratar tejidos lesionados o enfermos. Un aspecto crucial de la cirugía de trasplante de tejido, como la cirugía de trasplante de tejido corneal, es el agarre quirúrgico y el trasplante seguro de tejidos blandos. Sin embargo, la manipulación estas sustancias vivas siguen siendo un gran desafío porque son frágiles y se arrugan fácilmente cuando se recogen de los medios de cultivo “, dijo el líder del estudio Hyunjoon Kong, profesor de ingeniería química y biomolecular en Illinois.

El grupo de Kong, junto con colaboradores de la Universidad Purdue, la Universidad de Illinois en Chicago, la Universidad Chung-Ang en Corea del Sur y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea, publicaron su trabajo en la revista. Avances científicos.

Los métodos actuales para transferir las hojas implican cultivarlas en un polímero blando sensible a la temperatura que, una vez transferido, encoge y libera la película delgada. Sin embargo, este proceso toma de 30 a 60 minutos para transferir una sola hoja, requiere técnicos calificados y corre el riesgo de romperse o arrugarse, dijo Kong.

“Durante la cirugía, los cirujanos deben minimizar el riesgo de daño a los tejidos blandos y trasplantar rápidamente, sin contaminación. Además, la transferencia de materiales ultrafinos sin arrugas o daños es otro aspecto crucial”, dijo Kong.

Buscando una manera de recoger y liberar rápidamente las delgadas y delicadas láminas de células o componentes electrónicos sin dañarlas, los investigadores recurrieron al reino animal en busca de inspiración. Ver la forma en que un pulpo o un calamar pueden recoger objetos tanto húmedos como secos de todas las formas con pequeños cambios de presión en sus ventosas accionadas por músculos, en lugar de un adhesivo químico pegajoso, les dio a los investigadores una idea.

Diseñaron un manipulador hecho de una capa de hidrogel blando sensible a la temperatura unida a un calentador eléctrico. Para recoger una hoja delgada, los investigadores calientan suavemente el hidrogel para encogerlo, luego lo presionan contra la hoja y apagan el fuego. El hidrogel se expande ligeramente, creando succión con el tejido blando o la película electrónica flexible para que pueda levantarse y transferirse. Luego colocan suavemente la película delgada sobre el objetivo y vuelven a encender el calentador, encogiendo el hidrogel y soltando la hoja.

Todo el proceso dura unos 10 segundos.

A continuación, los investigadores esperan integrar sensores en el manipulador para aprovechar aún más su diseño suave y bioinspirado.

“Por ejemplo, al integrar sensores de presión con el manipulador, sería posible monitorear la deformación de los objetos objetivo durante el contacto y, a su vez, ajustar la fuerza de succión a un nivel en el que los materiales conserven su integridad estructural y funcionalidad”, dijo Kong. . “Al hacerlo, podemos mejorar la seguridad y precisión de la manipulación de estos materiales. Además, nuestro objetivo es examinar la eficacia terapéutica de las células y tejidos transferidos por el manipulador blando”.

La Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, el Programa de Investigación de la Visión del Departamento de Defensa y la Fundación Jump Applied Research en Salud Comunitaria a través de Ingeniería y Simulación apoyaron este trabajo.

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