将导电聚合物做成牙膏状,MIT用3D打印制作脑机接口电极

3D打印技术不断突破,近期麻省理工学院(MIT)科学家将导电聚合物做成牙膏状,成功打印出胶状的脑机接口电极探头,比旧型的金属探针柔软,更贴合大脑,还能降低发炎的状况。

目前科学家已在执行动物实验,若成功应用在人脑,会是怎样的情景呢?

3D打印技术不断突破,近期麻省理工学院(MIT)科学家将导电聚合物做成牙膏状,成功打印出胶状的脑机接口电极探头,比旧型的金属探针柔软,更贴合大脑,还能降低发炎的状况。

目前科学家已在执行动物实验,若成功应用在人脑,会是怎样的情景呢?

3D打印技术日益发达,已不再只能做出塑胶小玩具,3D打印技术不仅能帮助重工业、电子产业大量设计、制造消费品材料,近期技术更进一步突破。麻省理工学院团队成功研发一款3D打印材料,让本身具有导电性质的材料可以被保留在打印物上,未来可能被运用在脑机接口(brain-machine interface)技术,取代现有的金属制植入式电极探头,也证明了3D打印材料上的更多可能性。

导电聚合物做3D打印材料,牙膏状保留导电性质

麻省理工学院上个月底于科学期刊Nature Communications上发布最新研究,成功使用了具有可塑性的导电聚合物研发出一款牙膏状的3D打印材料,可以让通过3D打印产出的物品保留原本聚合物的导电性质。

研究团队原使用的3D打印导电聚合物材料为聚苯乙烯磺酸盐(Polystyrene sulfonate),是一种漆黑、深蓝色的液体状物质,该材料因成分内置纳米纤维而具有导电性,但经3D打印后液状形态导致导电性流失,研究团队发现让纳米纤维的含量介于5–8%时,材料会呈现牙膏状形态,这也因此让3D打印出来的物品保留了原本导电的性能。

性质柔软又可导电,更适合脑机接口金属电极探头

以往的脑机接口技术中,为让人的脑神经能够通过机器人为下达指令,常需要使用金属的植入式电极探头接受、传递信号,不过因大脑是人类最脆弱的器官之一,以往金属制材料,长久使用容易造成损伤或发炎等反应。

而麻省理工学院研究团队的研究成果,使用3D打印产出的导电聚合物,制作成胶状电极探头,质地更为柔软,可以更加贴合大脑的形状,更适合长时间与大脑连接,也减少了金属刚性材质对脑组织带来的伤害,被视为有可能取代脑机接口电极探头金属组件的最佳材料。目前该团队已将此技术用于老鼠的大脑进行实验,初步验证了其可行性。

突破现有技术限制,3D打印材料将有更多可能

领导这项研究团队的麻省理工学院机械工程系教授赵选贺透露,在制造脑机接口的植入式金属电极探头的技术中,3D打印是最适合制造导电聚合物组件的技术,比起2D主流的丝网印刷或喷墨印刷的产出局限于2D组件上,3D打印技术比上述两者工法更精密;而目前常见于来制造电极探头的电子束蚀刻法,需花费上千至上万美元,3D打印技术相较之下将能有效低制造成本。

赵选贺表示,3D打印的导电聚合物方面实现了从0到1的突破,他也强调脑机接口只是其中一个能证明材料性能的应用情景,体现了既具有柔性又有导电性的优势。这项技术的研发也为许多材料的应用,提供了更多从2D变成3D的可能性。