social

Комбинирование материалов в биологической 3D-печати. Эксперименты ученых Гарварда

Несмотря на постоянное совершенствование технологий аддитивного производства, его возможности остаются довольно ограниченными. Основным материалом для печати объектов на 3D-принтерах все еще остается пластик, даже промышленная 3D-печать ограничена немногочисленными сплавами металлов.

Дженнифер Льюис из Гарвардского университета считает, что 3D-принтеры в перспективе смогут использовать широкий спектр материалов, от живых клеток до полупроводников, и свободно их комбинировать.

Совместить форму и функционал — это очередная важная задача, которая стоит перед 3D-печатью.

— говорит Дженнифер Льюис.

Специальные чернила, созданные учеными
сложная решетка, напечатанная учеными
Для демонстрации возможности 3D-печати сложнокомпозитных объектов, группа ученых под руководством Люьис создала четыре полимерных чернила различных цветов, комбинируя которые, они построили на струйном 3D-принтере разноцветную решетку.

Совершенствование аддитивных технологий оказало большое влияние на эксперименты по созданию искусственных органов и деталей кибернетических организмов. Так, в прошлом году ученые Принстонского университета, комбинируя биологические ткани и электронику, построили на 3D-принтере бионическое ухо (т.н. «эксперименты по созданию деталей киборгов»), а команда исследователей из Университета Кембриджа напечатала клетки сетчатки глаза.

Но даже на фоне этих впечатляющих попыток расширить возможности аддитивного производства, лаборатория Люьис выделяется широким спектром материалов и объектов, которые можно напечатать из этих материалов.
печать микроэлектродов
эластомер с впечатанными в него тензодатчиками
В прошлом году Льюис и ее студентам удалось создать при помощи 3D-принтера микроскопические электроды и другие компоненты, необходимые для сборки крохотных литий-ионных аккумуляторов. Также ученые создали пластырь с встроенными 3D-печатными сенсорами, который в будущем будет использоваться для мониторинга физического состояния спортсменов.

Совсем недавно, группа Льюис напечатала биологические ткани, интегрировав в них сложную сеть кровеносных сосудов. Для этого исследователи создали чернила, полученные из различных типов живых клеток, и биоматериалы, из которых сформировали матрицу для размещения клеток. Эти эксперименты были направлены на создание искусственных органов, которые можно было бы использовать для тестирования лекарств, а в перспективе — и для пересадки.

Секрет исследователей кроется в чернилах, основанных на материалах с различными характеристиками. При этом, несмотря на разнообразие свойств, всеми типами чернил можно печатать одновременно на одном и том же 3D-принтере, при комнатной температуре.

большой 3D-принтер, который используют ученые
В своих экспериментах ученые используют два струйных 3D-принтера. Один из них, оснащенный микроскопом, может печатать объекты с размером деталей всего 1 мкм (для примера — красные кровяные тельцы человека около 10 мкм в диаметре). Второй, больший 3D-принтер — имеет печатающую головку с массивом сопел для одновременной печати различными материалами. Он может за короткое время создавать объекты метрового размера с заданной микроструктурой.

Дженнифер Льюис
До перевода в Гарвард в прошлом году, Дженнифер Льюис больше десяти лет занималась разработками в области неорганических материалов для 3D-печати на основе керамики, наночастиц металла, полимеров и т.д. После того, как она возглавила лабораторию в Гарварде и начала работу с биологическими клетками и тканями, она признала, что 3D-печать органикой оказалась «реально сложной».

Она говорит:

Много чего еще нужно сделать до того, как мы сможем напечатать полностью функциональную печень или почку. Но мы уже сделали первый шаг.

  • Задать вопрос через форму сайта

Войти с помощью: 

Вопросы запрещены.