جفرا نيوز - قدم فريق بحثي بقيادة الدكتورة نانجيا تشو من جامعة ويستليك ومعهد ويستليك للدراسات المتقدمة في الصين مؤخرًا، استراتيجية جديدة لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج إلكترونيات الهيدروجيل الناعمة.

ويمكن أن يساعد نهجهم، الذي تم تقديمه في ورقة بحثية نُشرت في Nature Electronics، في خفض تكاليف إنتاج العديد من الأجهزة القائمة على الهيدروجيل، بما في ذلك مستشعرات الإجهاد والمحفزات والأقطاب الكهربائية البيولوجية.

يعتمد النهج المقترح على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتحديداً باستخدام مصفوفة داعمة تعتمد على الهيدروجيل وحبر فضي هيدروجيلي قابل للتمدد

وكان الهدف الأساسي للدراسة الأخيرة التي أجراها الباحث يوي هوي وزملاؤه، هو ابتكار استراتيجية فعالة لتصنيع إلكترونيات تعتمد على الهيدروجيل معقدة بشكل متزايد ومفيدة من الناحية الطبية الحيوية.

ويعتمد نهجهم المقترح على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتحديداً باستخدام مصفوفة داعمة تعتمد على الهيدروجيل وحبر فضي هيدروجيلي قابل للتمدد.

وأوضح هوي: "تتضمن طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد المضمنة التي طورناها الطباعة الحرة لحبر هيدروجيل موصل إلى مصفوفة داعمة للهيدروجيل، والمعالجة اللاحقة للجزأين لتشكيل جهاز إلكتروني ناعم وقابل للتمدد".

وقال هوي: "اخترنا دراسة إنتاج الهيدروجيل لأنه في حين أن معظم الإلكترونيات اللينة الحالية تعتمد على اللدائن المرنة والبوليمرات، لا يمكن إنكار أن الهيدروجيل أكثر تشابهًا مع جسم الإنسان وقد يؤدي إلى تكامل أفضل للأنسجة واستجابات مناعية أقل".

يعمل هوي وزملاؤه الآن على تحسين استراتيجية الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم لتسهيل تنفيذها الواقعي والواسع النطاق

وأضاف: "كما أوضحت الدراسات السابقة، نعتقد أن الهيدروجيل مرشح واعد لإنشاء أجهزة إلكترونية للرعاية الصحية في المستقبل".

ولإثبات جدوى استراتيجيتهم المقترحة، استخدمها هوي وزملاؤه لإنشاء سلسلة من الإلكترونيات القائمة على الهيدروجيل، بما في ذلك مستشعرات الإجهاد والمحفزات والأقطاب الكهربائية البيولوجية.

وبعد التجارب، كانت الأجهزة الناتجة تعمل بشكل جيد للغاية، مما يشير إلى أنه يمكن استخدام هذا النهج لإنشاء مجموعة من التقنيات الجديدة القائمة على الهيدروجيل.

ويمكن أن يتيح ذلك، في المستقبل، تصنيع إلكترونيات تعتمد على الهيدروجيل أكثر تعقيدًا بما في ذلك الأجهزة الطبية الحيوية والتقنيات الجديدة لمراقبة البيئة.

ويعمل هوي وزملاؤه الآن على تحسين استراتيجية الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم لتسهيل تنفيذها الواقعي والواسع النطاق.

يشار إلى أن الهلاميات المائية هي شبكات بوليمر ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) لا تذوب في الماء ولكنها تحتفظ بكميات كبيرة من السوائل.

ونظرًا لهذه الخاصية المفيدة، تعد الهلاميات المائية منصات مواد واعدة بشكل خاص لكل من التطبيقات الطبية الحيوية والبيئية، حيث يمكنها البقاء على قيد الحياة في سوائل الجسم أو في البيئات الطبيعية الرطبة دون تبدد.

وعلى مدى العقد الماضي، قام المهندسون وعلماء المواد بتطوير العديد من الأجهزة الإلكترونية القائمة على الهلاميات المائية اللينة، بما في ذلك المستشعرات البيئية والطبية الحيوية وأجهزة توصيل الأدوية والأنسجة الاصطناعية.

وعلى الرغم من الإمكانات الهائلة لهذه الأجهزة القائمة على الهيدروجيل، إلا أن تنفيذها على نطاق واسع أعاقته حتى الآن لتكاليف الإنتاج المرتفعة.