Tecnologia motion capture utilizzata per stampare in 3D sensori su organi in movimento

Mondi inaspettati si scontrano in questo progetto di ricerca guidato da un team di ingegneri meccanici e informatici dell’Università del Minnesota. Il gruppo ha sviluppato una tecnica di stampa 3D che utilizza la tecnologia motion capture, in genere utilizzata per la realizzazione di filmati, per stampare sensori elettronici su organi in espansione e contrazione. Il team afferma che la tecnica potrebbe essere utilizzata per diagnosticare e monitorare i polmoni dei pazienti con condizioni, come con COVID-19, che mettono a rischio la salute degli operatori sanitari.

La ricerca, recentemente pubblicata sulla rivista Science Advances, si basa su una tecnica di stampa 3D inventata due anni fa dallo stesso team di ingegneri e scienziati, che è in grado di stampare l’elettronica direttamente sulla pelle. L’approccio è stato dimostrato con successo nel 2018 stampando direttamente su una mano che si spostava da sinistra a destra. Il processo di stampa 3D aggiornato e dettagliato nel nuovo studio integra un sistema di tracciamento più sofisticato, che consente di stampare l’elettronica sugli organi mentre si muovono.

“Stiamo spingendo i confini della stampa 3D in modi nuovi che non avevamo nemmeno immaginato anni fa”, ha spiegato Michael McAlpine, professore di ingegneria meccanica all’Università del Minnesota e ricercatore senior nello studio. “La stampa 3D su un oggetto in movimento è abbastanza difficile, ma è stata una vera sfida trovare un modo per stampare su una superficie che si stava deformando mentre si espandeva e si contraeva”.

Il metodo di stampa 3D è stato testato con una superficie simile a un palloncino che era dotata di marcatori di rilevamento motion capture, come quelli utilizzati nella produzione cinematografica per creare effetti speciali. Questi marcatori hanno permesso alla stampante 3D di adattare il suo percorso di stampa, monitorando le espansioni e le contrazioni del substrato. Il team di ricerca ha anche testato il processo con un polmone animale che è stato gonfiato artificialmente. In questi test, sono stati in grado di stampare con successo un sensore a base di idrogel morbido direttamente sulla superficie del polmone. In fondo, la stessa tecnica potrebbe essere utilizzata per stampare direttamente su altri organi vitali, come il cuore.

“L’idea più ampia alla base di questa ricerca è che si tratta di un grande passo avanti verso l’obiettivo di combinare la tecnologia di stampa 3D con robot chirurgici”, ha aggiunto McAlpine, titolare della cattedra di cattedra di famiglia Kuhrmeyer presso il Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota. “In futuro, la stampa 3D farà parte di un più ampio sistema robotico autonomo. Questo potrebbe essere importante per malattie come il COVID-19 in cui gli operatori sanitari sono a rischio durante il trattamento dei pazienti”.