 Биоинженеры из Университета Калифорнии разработали новый метод 3D печати, позволяющий производить сложные микро-масштабные объекты толщиной меньше человеческого волоса. Методика, использующая ультрафиолетовый свет и пользовательский поток полимерного материала, позволяет создавать 3D объекты, которые могут быть разработаны с программным обеспечением и могут быть использован в различных биомедицинских и промышленных приложениях.
Авторы предполагают, что производство 3D форм на микроуровне может стать полезны для разработки пользовательских биоматериалов, которые самоорганизуются, чтобы помочь тканям регенерировать, или для промышленных приложений – таких, как создание новых покрытий и красок с уникальными свойствами.
Известно, что форма часто определяет функцию материала. Данная фундаментальная возможность производства 3D-микрочастиц может быть применена новым способом, ранее не предусмотренным.
В 3D печати цифровой план используется для изготовления широкого спектра продукции. Наиболее распространенный метод, известный как аддитивное производстве, использует жидкий материал-предшественник, который выдавливается из сопла, по каплям. Когда жидкий материал затвердевает, добавляются новые слои, пока объект не будет закончен. Хотя этот и другие методы 3D-печати могут сделать формы с невероятной сложности, исследователи не смогли сделать столь же сложных объекты размером меньше, чем на миллиметр, так как капли материала были слишком большие.
Для того, чтобы создавать мелкие пользовательские объекты с складками, отверстиями и другими точными характеристиками, исследователи разработали новый метод, называемый оптическим моделированием переходной жидкости. Он использует ряд микрофлюидных и оптических технологий, в том числе методику, разработанную исследовательской группой ранее, которая упрощает проектирование формы потоков жидкости.
Сперва два различных типа жидкостей объединяются в серию крошечных колонн, которые контролируют форму присоединенных жидкостей. Одна жидкость представляет собой жидкий полимер, который является материалом-предшественником для объекта. Другая по существу действует в качестве жидкой формы для потока полимера. Расположение колонн определяет то, как два потока смешиваются и переплетаются. Исследователи использовали ранее разработанное программное обеспечение, чтобы быстро предсказать, какая форма будет производиться путем изменения расположения столбов и последовательности. Исследователи достигли скорости печати около одного объекта каждые пять секунд.
Объекты, произведенные исследователями, имеют около 100-500 мкм в размере, с особенностями размерами до 10-15 микрон. С помощью этого метода они создали объекты, состоящие из органических материалов, а также частиц, движения и позиция которых может точно контролироваться магнетизмом.
|
