חוקרים במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) פיתחו שיטה חדשה לג'לים להדפסת תלת מימד וחומרים רכים אחרים. המחקר פורסם במאמר חדש, ויש לו פוטנציאל ליצור מבנים מורכבים עם דיוק ננומטרי.
מכיוון שג'לים רבים תואמים לתאים חיים, שיטה חדשה זו יכולה להתחיל לייצר במהירות מכשירים מיקרו-רפואיים רכים, כגון מערכות אספקת תרופות או אלקטרודות גמישות שניתן להחדיר לגוף האדם.
מדפסות תלת מימד סטנדרטיות פועלות על ידי יצירת יריעות חומר דקות (בדרך כלל פלסטיק או גומי) ובנייתן שכבה אחר שכבה (כגון לזניה) עד להכנת האובייקט כולו.
חוקר NIST אנדריי קולמקוב אמר ששימוש במדפסת תלת מימד לייצור חפצים עשויים ג'ל הוא "קצת כמו תהליך בישול עדין". בשיטה הסטנדרטית, תא המדפסת התלת מימדית מלא במרק פולימרי ארוכות שרשרת (מולקולות ארוכות שרשרת המוחזקים יחד) מומסים במים. לאחר מכן מוסיפים "ניחוח" (מולקולה מיוחדת הרגישה לאור). כאשר האור ממדפסת התלת-ממד מפעיל את המולקולות המיוחדות הללו, הן תופרות יחד שרשראות פולימריות ליצירת מבנה רשת רך. ג'ל מסוג זה עדיין מוקף במים נוזליים.
בדרך כלל, מדפסות ג'ל תלת מימדיות מודרניות משתמשות בלייזרים אולטרה סגולים או גלויים כדי לקדם היווצרות של פיגומי ג'ל. עם זאת, קולמקוב ועמיתיו מיקד את תשומת לבם בטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית אחרת המשתמשת בקרני אלקטרונים או בקרני רנטגן לייצור ג'לים. מכיוון שסוגי קרינה אלה הם בעלי אנרגיה גבוהה יותר או אורכי גל קצרים יותר מאשר אור אולטרה סגול ונראה, אלומות אלו יכולות להיות ממוקדות יותר, כך שניתן לייצר ג'לים עם פרטים מבניים עדינים יותר. הפרטים הללו הם בדיוק מה שדורשים הנדסת רקמות ויישומים רפואיים וביולוגיים רבים אחרים. לאלקטרונים ולקרני רנטגן יש גם יתרון שני: הם אינם דורשים מולקולות מיוחדות כדי לקדם יצירת ג'ל.
אבל נכון לעכשיו, מקורות כה ממוקדים של קרינה באורך גל קצר (מיקרוסקופים אלקטרונים סורקים ומיקרוסקופים של קרני רנטגן) יכולים לפעול רק בוואקום. יש בעיה כי בוואקום הנוזל בכל תא מתאדה במקום ליצור ג'ל.
קולמקוב ועמיתיו ב-NIST ובטריאסטה, איטליה פתרו בעיה זו והדגימו את השימוש בטכנולוגיית הדפסת ג'ל תלת מימדית בנוזל על ידי הנחת מחסום דק במיוחד (שכבה של סרט דק סיליקון ניטריד) בין הוואקום לתא הנוזל. הפתיתים מונעים מהנוזל להתאדות (מה שמתרחש בדרך כלל בוואקום), אך מאפשרים לקרני רנטגן ולאלקטרונים לחדור לתוך הנוזל. שיטה זו אפשרה לצוות להשתמש בשיטות הדפסה תלת מימדיות כדי ליצור ג'לים עם מבנים קטנים כמו 3 ננומטר (ננומטר) (פי 3 דקים משיער אדם). על ידי שיפור השיטה שלהם, החוקרים מקווים להטביע מבנה של 100 ננומטר על הג'ל.
מבנים מסוימים העשויים בדרך זו עשויים לשמש בעתיד עבור אלקטרודות גמישות להזרקה לניטור פעילות המוח, חיישנים ביולוגיים לזיהוי וירוסים, מיקרו-רובוטים ומבנים שיכולים לדמות תאים חיים ולספק מצע לצמיחתם.
קולמקוב אמר: "אנחנו מציגים כלים חדשים (קרני אלקטרונים וקרני רנטגן הפועלות בנוזלים) להדפסת תלת מימד של חומרים רכים". הוא ועמיתיו העבירו דוח שפורסם ב-ACS Nano ב-3 בספטמבר 16. עבודתם מתוארת במאמר.
קישור למאמר זה:
טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית שיכולה לקדם ייצור של מכשירים מיקרו-רפואיים בתוך גוף האדם
הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית