Výskumní pracovníci z Harvardskej univerzity John A. Paulsen (SEAS) v Massachusetts vytvorili acoustophoretic 3D tlačiarenskú techniku, ktorá používa zvukové vlny na vytvorenie kvapiek širokého spektra viskóznych kvapalín do aditívne vyrábaných štruktúr.
Mimoriadne množstvo atramentov
Atramentová 3D tlač využíva kvapalné kvapôčky kvapaliny v objeme mikrolitrov a nanolitrov, čím vytvárajú tuhé látky; tento proces sa však podľa štúdií obmedzuje na atramenty s nízkou viskozitou, ktoré sú približne 10 až 100-krát vyššie ako viskozita vody. To vylučuje možnosti 3D tlače životne dôležitých biopolymérov a atramentov s obsahom buniek používaných v biofarmaceutikách a 3D bioprintingu, ako aj biopolymérov na báze cukru, ako je med, ktorý je 25 000 krát viac viskózny ako voda.
Okrem toho štúdie ukázali, že viskózna tekutina sa dramaticky mení s teplotou a zložením, čo sťažuje optimalizáciu parametrov tlače na kontrolu veľkosti kvapôčok.
Na umožnenie experimentovania "nespočetných materiálov" vytvoril výskumný tím SEAS subwavelength akustický rezonátor schopný vytvoriť veľmi obmedzené akustické polia, ktoré môžu vytvoriť ťažné sily prekračujúce "100-násobok normálnych gravitačných síl (1G) na špičke tlačiarne - štyrikrát gravitačná sila na povrchu slnka. "
Odkvapkajte kvapkami
Výskumníci testovali acoustoforetický proces 3D tlače na širokú škálu materiálov, vrátane atramentu med do kmeňových buniek, bunkového roztoku kolagénu, opticky lepidla vytvrdzovaného UV žiarením a tekutých kovov. Ovládateľná sila z vlastného rezonátora vytiahne každú kvapku z "akusoforickej tlačovej hlavy" so špecifikovaným polomerom od 800 μm do menej ako 65 μm trysky a vysunie ju smerom k tlačovému cieľu.
Čím vyššia je amplitúda zvukových vĺn, tým menšia je veľkosť kvapôčok, bez ohľadu na viskozitu kvapaliny, zistili vedci. Okrem toho, pretože zvukové vlny nemožno prenášať cez kvapôčky, vedci sa domnievajú, že metóda je bezpečná pre použitie s citlivými biologickými vektormi ako sú živé bunky alebo proteíny.
"Naša technológia by mala mať okamžitý vplyv na farmaceutický priemysel," povedala Jennifer Lewisová, seniorová autorka a Hansjorg Wyss, profesor biologického inžinierstva v SEAS. "Veríme však, že sa to stane dôležitou platformou pre viacero odvetví."
