I ricercatori della John A Paulsen School of Engineering e Applied Sciences (SEAS) dell'Università del Massachusetts dell'Università di Harvard hanno creato una tecnica di stampa 3D acoustoforetica che utilizza le onde sonore per formare gocce di una vasta gamma di fluidi viscosi in strutture prodotte in modo additivo.
Una miriade di inchiostri
La stampa 3D a getto d'inchiostro utilizza gocce di liquido liquido di volume da microlitro a nanolito per formare solidi; tuttavia, questo processo è limitato agli inchiostri a bassa viscosità che sono circa 10 a 100 volte più alti della viscosità dell'acqua, secondo lo studio. Questo esclude le capacità di stampa 3D di biopolimeri vitali e inchiostri a base di cellule utilizzati all'interno di biofarmaci e bioprinting 3D, nonché biopolimeri a base di zucchero, come il miele, che è 25.000 volte più viscoso dell'acqua.
Inoltre, gli studi hanno dimostrato che il fluido viscoso cambia radicalmente con la temperatura e la composizione, rendendo più difficile ottimizzare i parametri di stampa per controllare le dimensioni delle gocce.
Per consentire la sperimentazione di "miriadi di materiali", il team di ricerca di SEAS ha costruito un risonatore acustico a subwavelength in grado di generare campi acustici altamente confinati che possono creare forze di trazione superiori a "100 volte le normali forze di gravitazione (1G) sulla punta dell'ugello della stampante - quattro volte la forza gravitazionale sulla superficie del sole. "
Sgocciolare a goccia
I ricercatori hanno testato il processo di stampa 3D acoustoforetica su una vasta gamma di materiali, inclusi gli inchiostri da miele a cellule staminali, una soluzione di collagene caricata su cellule, un adesivo ottico polimerizzabile ai raggi UV e metalli liquidi. La forza controllabile dal risonatore personalizzato estrae ogni goccia dalla "testa di stampa acoustoforetica" con un raggio specificato da 800 μm a un ugello inferiore a 65 μm e la espelle verso il target di stampa.
Maggiore è l'ampiezza delle onde sonore, minore è la dimensione delle gocce, indipendentemente dalla viscosità del liquido, i ricercatori hanno scoperto. Inoltre, poiché le onde sonore non possono essere trasmesse attraverso le goccioline, i ricercatori ritengono che il metodo sia sicuro per l'uso con vettori biologici sensibili come cellule viventi o proteine.
"La nostra tecnologia dovrebbe avere un impatto immediato sull'industria farmaceutica", ha affermato Jennifer Lewis, Senior Author of the paper e Hansjorg Wyss Professor di Biologically Inspired Engineering presso SEAS. "Ma crediamo che questo diventerà una piattaforma importante per molteplici industrie".
