La técnica ha logrado insertar un diodo emisor de luz en una lente de contacto.
Imagen: Una
ilustración del led impreso por el grupo de McAlpine.
Las impresoras 3D ya
son capaces de producir prototipos y piezas de repuesto tanto de metal como de
polímeros. Ahora investigadores de la Universidad de Princeton (EEUU) han dado
un paso importante para expandir el potencial de la tecnología. El equipo ha desarrollado
una nueva forma de imprimir circuitos electrónicos funcionales con
semiconductores y otros materiales. También están refinando formas de combinar
la electrónica con materiales biocompatibles e incluso con tejidos vivos, lo
que podría abrir el camino a novedosos y exóticos implantes.
Gracias a cartuchos
llenos de "tinta" semiconductora, se deberían poder imprimir
circuitos para todo tipo de tareas, afirma el profesor adjunto de la
Universidad de Princeton Michael McAlpine, quien ha dirigido el trabajo. Para demostrar
la hazaña, los investigadores imprimieron un diodo emisor de luz sobre una
lente de contacto.
Los procesadores y
circuitos de pantalla dentro de un ordenador no se prestan a la impresión 3D
porque necesitan muchos componentes complejos fabricados a nanoescala. Pero
este sistema se podría usar para producir dispositivos médicos o implantes que
incorporen electrónicamente. Por ejemplo, los investigadores podrían imprimir
una estructura sobre la que cultivar tejido nervioso, afirma McAlpine. Y
sugiere que si también pudieran imprimir ledes y circuitos en la estructura,
esta luz serviría para estimular los nervios y la electrónica podría hacer de
interfaz con un brazo ortopédico.
El año pasado McAlpine
usó la impresión 3D para fabricar una oreja "bioelectrónica" (ver
"Organos ciborg"). Estaba fabricada con células vivas
sujetas a una matriz de hidrogel pegajoso; también tenía tinta conductora de la
electricidad fabricada con una suspensión de nanopartículas de plata, que
formaba una bobina eléctrica capaz de recibir señales de radio.
Foto: Ledes
encapsulados en un cubo impreso.
Desde entonces, el
grupo de McAlpine ha estado trabajando para ampliar la impresión en 3D a
materiales semiconductores que permitan a un dispositivo impreso procesar
sonidos entrantes. Los semiconductores son un ingrediente clave de los
circuitos para procesar información y también se pueden usar para detectar y
emitir luz.
Para ampliar la paleta
de posibilidades de impresión 3D, el grupo de McAlpine ha construido su propia
impresora ya que la mayoría de las que hay en el mercado actualmente sólo
sirven para imprimir plástico. "Si intentas meterle otras cosas, se
atasca", afirma. También necesitaban poder imprimir a mayor resolución. La
oreja biónica, por ejemplo, tenía características milimétricas y para fabricar
ledes tuvieron que pasar a la escala micrométrica.
Para fabricar el led,
los investigadores de Princeton escogieron puntos cuánticos, nanopartículas
semiconductoras que emiten una luz muy brillante en respuesta a la corriente
eléctrica. También usaron dos tipos de metal para hacer cables y contactos
eléctricos para los dispositivos, así como polímeros y una matriz de silicona
para sujetarlo todo. Uno de los desafíos a la hora de imprimir con tantas
tintas distintas es que corres el riesgo de que se mezclen unas con otras. Así
que los investigadores tuvieron que asegurarse de suspender cada material en un
solvente que no se mezclaría con ninguno de los otros.
El grupo de McAlpine
creó un cubo con ocho ledes verdes y naranjas, apilados de dos en dos. Los
investigadores imprimieron los ledes sobre una lente de contacto después de
escanearla para que la forma de los dispositivos impresos coincidiera con la
curvatura de la superficie de la lente.
"El led no es más
que una parte del puzle de impresión en 3D de electrónica activa", afirma
McAlpine, Una vez que los investigadores puedan imprimir materiales
electrónicos activos, deberían poder crear circuitos para procesar información,
sensores, detectores de luz y otros elementos, e integrarlos con tejidos
biológicos, afirma.
McAlpine y su equipo
no son los únicos que están ampliando rápidamente las posibilidades de la impresión en 3D. "La mayoría de la impresión en 3D es una
pistola de pegamento sofisticada que sólo imprime polímeros", explica el
ingeniero químico de la Universidad del Norte del Estado de California en
Raleigh (EEUU), MichaelDickey, que no ha participado en el trabajo de McAlpine. Su grupo ha
desarrollado un metal líquido que se puede imprimir para formar alambres
metálicos que se reparan solos.
Y la profesora de ingeniería inspirada en la biología de la Universidad de
Harvard (EEUU), JenniferLewis, ha estado desarrollando impresión en 3D para ingeniería de
tejidos combinando múltiples tipos de células en forma de patrones complejos
que incluyen vasos
sanguíneos.
McAlpine está usando
la nueva técnica para fabricar dispositivos biomédicos a medida, algunos de los
cuales se están probando en estudios con animales. No quiere compartir aún los
detalles de este trabajo que aún no se ha publicado, pero añade que también ha
empezado a hacer dispositivos electrónicos complejos con células vivas.
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