Naukowcy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) opracowali nową metodę drukowania żeli 3D i innych miękkich materiałów. Wyniki badań zostały opublikowane w nowym artykule i mają potencjał do tworzenia złożonych struktur z dokładnością do nanometrów.
Ponieważ wiele żeli jest kompatybilnych z żywymi komórkami, ta nowa metoda może szybko rozpocząć produkcję miękkich urządzeń mikromedycznych, takich jak systemy dostarczania leków lub elastyczne elektrody, które można wprowadzić do ludzkiego ciała.
Standardowe drukarki 3D działają na zasadzie tworzenia cienkich arkuszy materiału (zwykle plastiku lub gumy) i konstruowania ich warstwa po warstwie (np. lasagna), aż powstanie cały obiekt.
Badacz NIST Andrei Kolmakov powiedział, że używanie drukarki 3D do tworzenia przedmiotów z żelu jest „trochę jak delikatny proces gotowania”. W metodzie standardowej komora drukarki 3D jest wypełniona długołańcuchową zupą polimerową (utrzymywane razem cząsteczki długołańcuchowe) rozpuszczoną w wodzie. Następnie dodaj „zapach” (specjalną cząsteczkę wrażliwą na światło). Kiedy światło z drukarki 3D aktywuje te specjalne cząsteczki, łączą one ze sobą łańcuchy polimerowe, tworząc puszystą strukturę sieciową. Ten rodzaj żelu wciąż jest otoczony ciekłą wodą.
Ogólnie rzecz biorąc, nowoczesne drukarki żelowe 3D wykorzystują lasery ultrafioletowe lub widzialne do promowania tworzenia rusztowań żelowych. Jednak Kolmakov i jego koledzy skupili się na innej technologii drukowania 3D, która wykorzystuje wiązki elektronów lub promienie rentgenowskie do wytwarzania żeli. Ponieważ te rodzaje promieniowania mają wyższą energię lub krótsze długości fal niż światło ultrafioletowe i widzialne, wiązki te mogą być bardziej skupione, dzięki czemu można wytwarzać żele o drobniejszych szczegółach strukturalnych. Te szczegóły są dokładnie tym, czego wymaga inżynieria tkankowa i wiele innych zastosowań medycznych i biologicznych. Elektrony i promienie rentgenowskie mają również drugą zaletę: nie wymagają specjalnych molekuł, aby promować tworzenie żelu.
Jednak obecnie takie ściśle skupione źródła promieniowania o krótkich falach (skaningowe mikroskopy elektronowe i rentgenowskie mikroskopy) mogą działać tylko w próżni. Jest problem, ponieważ w próżni ciecz w każdej komorze odparowuje zamiast tworzyć żel.
Kolmakov i jego koledzy z NIST i Triestu we Włoszech rozwiązali ten problem i zademonstrowali zastosowanie technologii druku żelowego 3D w cieczy poprzez umieszczenie ultracienkiej bariery (warstwy cienkiej warstwy azotku krzemu) pomiędzy próżnią a komorą cieczy. Płatki zapobiegają parowaniu cieczy (co zwykle występuje w próżni), ale umożliwiają przenikanie promieni rentgenowskich i elektronów do cieczy. Metoda ta umożliwiła zespołowi wykorzystanie metod druku 3D do tworzenia żeli o strukturach tak małych jak 100 nanometrów (nm) (1000 razy cieńszych niż ludzki włos). Udoskonalając swoją metodę, naukowcy mają nadzieję odcisnąć na żelu strukturę o wielkości 50 nanometrów.
Niektóre wykonane w ten sposób struktury mogą zostać wykorzystane w przyszłości do elastycznych elektrod do wstrzykiwania do monitorowania aktywności mózgu, bioczujników do wykrywania wirusów, mikrorobotów i struktur, które mogą symulować żywe komórki i stanowić pożywkę dla ich wzrostu.
Kolmakow powiedział: „Wprowadzamy nowe narzędzia (wiązki elektronów i promienie rentgenowskie w cieczach) do drukowania 3D miękkich materiałów”. On i jego koledzy przyjęli raport opublikowany na ACS Nano 16 września 2020 roku. Ich praca została opisana w artykule.
Link do tego artykułu:
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
