在《臨床用柔性電極的3d打印》一書中，臥龍岡大學(xué)的勞拉·布蘭科·佩尼亞提出了她的論文，內(nèi)容是3d打印機(jī)在醫(yī)學(xué)上的益處，特別是在人工耳蝸植入設(shè)備中。通常以微小貝殼的形狀呈現(xiàn)，當(dāng)聽覺神經(jīng)受到刺激時，植入物促進(jìn)聽覺。在這項研究中，Pe?a 3D打印電極陣列提供更復(fù)雜的刺激，來試驗噴墨打印和導(dǎo)電rLCGO / PDMS同軸纖維的3D打印。

 耳蝸植入物的成分。CI和相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)（A）：聲音處理器（A）、線圈和電磁傳感器（B）、電極陣列（C）、耳蝸（D）、聽覺神經(jīng)（D）。CI（B）內(nèi)部零件和材料：鈦或陶瓷外殼（1）的電磁傳感器，接收外部聲音處理器（2）信號的磁線圈，半導(dǎo)體外電極（3），聚二甲基硅氧烷內(nèi)鉑/銥（90/10）線制成的電極陣列。NE（PDMS）載體和22個鉑觸點(diǎn)（4），可移動磁鐵（來自傳感器）（5），PDMS加強(qiáng)件（6）（Wallace，Higgins，Moulton，&Wang，2012）

電極陣列由硅載體中的鉑/銥（90/10）導(dǎo)線組成，在遠(yuǎn)端有22個鉑電極觸點(diǎn)，每條導(dǎo)線提供刺激患者耳朵的通道。

熱和壓電（聲學(xué)）噴墨打印機(jī)組件（墨菲和阿塔拉，2014）

“由于該裝置植入患者頭部，因此用于制造該裝置的材料必須確保其安全性和長期功能性，因此，該裝置具有生物相容性、抗機(jī)械力和隨時間穩(wěn)定。用于植入物制造的與患者組織接觸的材料（硅、鉑、鈦和陶瓷）顯示出所需的生物相容性、耐腐蝕性、低反應(yīng)性和機(jī)械阻力，同時確保了電極的導(dǎo)電性和靈活性。”Pe_a在她的研究中說。

雖然銀在金屬方面具有最好的導(dǎo)電性，但由于反應(yīng)性和細(xì)胞毒性，它也會帶來嚴(yán)重的健康問題；然而，鉑（Pt）因具有高生物相容性和良好的導(dǎo)電性而適用于醫(yī)療應(yīng)用。

  潛在3D打印的CI同軸結(jié)構(gòu)。同軸纖維以RLCGO纖維為導(dǎo)電芯，PDMS為絕緣外層。3D打印這些纖維將可以制造一個靈活的，固體結(jié)構(gòu)與多個平行的RLCGO纖維作為電極陣列周圍的PDMS。“為了推進(jìn)鉑前體墨水的噴墨打印，我們的目標(biāo)是優(yōu)化打印參數(shù)，以便能夠在不同方向打印連續(xù)的直線，”Pe_a說，“在此之前，評估空氣等離子和多多巴胺涂層對PDMS Wettabi的影響?！睘榱肆私庾钸m合打印的表面處理方法，我們還進(jìn)行了一段時間的檢驗。”

盡管研究小組試圖通過噴墨打印來打印鉑前驅(qū)體以獲得合適的原位導(dǎo)電性，但他們無法創(chuàng)造出所需的導(dǎo)電模式。由于缺乏導(dǎo)電性，他們遇到了重大挑戰(zhàn)，盡管該方法具有潛力，但Pe_a表示，需要進(jìn)一步研究這些模式，以找到更好的解決方案。

接下來，他們探索了以石墨烯纖維為核心，聚二甲基硅氧烷（PDMS）為外層的同軸結(jié)構(gòu)。石墨烯由于其良好的機(jī)械性能、導(dǎo)電性和生物相容性，在3D金屬打印和復(fù)合材料制造中也得到了廣泛的應(yīng)用。然而，石墨烯纖維需要載體材料，PDMS是一個很好的選擇。更好的是，纖維可以涂上鉑，以獲得更好的導(dǎo)電性和生物相容性。

“模仿電線，RLCGO/PDMS同軸纖維將有一個導(dǎo)電芯（RLCGO纖維），由絕緣PDMS外層包圍，”Pe_a說。這類纖維相互擠壓，并形成多層，其中RLCGO纖維在PDMS ST內(nèi)平行排列。這種結(jié)構(gòu)將可以制造一種具有所需導(dǎo)電通道數(shù)量的多維電極陣列的柔性、固體、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)?！?/p>

研究人員為同軸導(dǎo)電纖維定制了一個3D打印裝置，優(yōu)化了制造柔性導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的工藝。然而，有一個重大的挑戰(zhàn)，當(dāng)3D打印結(jié)構(gòu)與一個堅實的RLCGO纖維結(jié)合，受到了“拖拽”到結(jié)構(gòu)中心的限制，導(dǎo)致研究團(tuán)隊無法找到快速的解決方案。

通過700μm（a）和400μm（b）直徑噴嘴打印RLCGO/PDMS同軸光纖。將光纖末端切割干凈（a），以消除因拖動RLCGO光纖（b）而產(chǎn)生的任何缺陷，并將RLCGO光纖暴露在截面上。3D打印的連續(xù)RLCGO/PDMS光纖，顯示在角落拖動RLCGO光纖（C）。3D打印的連續(xù)RLCGO/PDMS纖維，轉(zhuǎn)角處半徑為3 mm。在第一個循環(huán)（d）后停止拖動rlcgo光纖。

“雖然一次打印層需要更多的優(yōu)化，但一個原型結(jié)構(gòu)有兩層，每層有四條平行的RLCGO纖維，用于顯示彎曲對其電性能的影響。用于打印工藝開發(fā)的纖維不具有很高的導(dǎo)電性，盡管它們的導(dǎo)電性可以通過鉑化顯著提高，如本文所示。然而，其他具有更高導(dǎo)電性的RLCGO纖維可替代使用。

“這項工作所顯示的數(shù)據(jù)仍然是非常初步的，但很有希望。3D打印工藝的優(yōu)化必須是CI技術(shù)發(fā)展的下一步，”Pe_a總結(jié)道。3D打印在醫(yī)療設(shè)備和植入物領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)步，這意味著無論接受過耳蝸植入、鼻腔植入、鈦髖植入或更多，許多患者的生活都會發(fā)生巨大的變化。