Jak precyzyjny może być druk przestrzenny? Naukowcy testują nowe metody druku 3D w skali nano

0

Stosowanie materiałów w skali nanometrycznej otwiera przed nowoczesną nauką nowe możliwości wynikające z ich optymalnych ale całkowicie innych właściwości niż te charakteryzujące ich makroskopowe odpowiedniki. Osiągnięcia dzisiejszej nanotechnologii pozwala na sterowanie parametrami warunkującymi rozmiar czy pole powierzchni nanocząstek, jednak osiąganie skomplikowanych struktur nadal jest problemem z którym borykają się naukowcy.

Dla klasycznych technologii addytywnych osiąganie rozdzielczości o rozmiarach mniejszych niż pojedyncze komórki ludzkiego organizmu jest fizycznie niemożliwe. Istotą metody stosowanej do „drukowania 3D” nanostruktur czyli polimeryzacji dwufazowej (2PP) jest nabudowywanie trwałych i regularnych struktur z fotoreaktywnych prekursorów, które pod wpływem światła przechodzą z fazy ciekłej do stałej. Opracowanie prekursorów bazujących na substancjach nietoksycznych, które nie stanowią zagrożenia dla żywych tkanek otwiera szeroką gamę potencjalnych zastosowań implantologicznych.

Badacze z Uniwersytetu Minnesoty prowadzą obecnie badania nad nowymi technologiami nanodrukowania, bazując na metodzie polimeryzacji dwufotonowej, która może być traktowana jako nanoodpowiednik klasycznego druku 3D. Metoda MPE-3DP, opracowana przez naukowców, będąca zoptymalizowaną dla potrzeb medycyny wersją 2PP rozwija zagadnienie precyzyjnych metod addytywnych w skali nanometrycznej, które mogą stać się nowym sposobem regeneracji tkanek uszkodzonych w skutek zawału mięśnia sercowego.

Struktura uzyskana w procesie 2PP

Metoda MPE-3DP opisywana jest jako technologia addytywna, porównywana w pewnych kwestiach do klasycznej sterolitografii (np. stosowanie są materiałów światłoczułych). W przypadku nowej nowoczesnej technologii, nad którą wciąż prowadzone są prace źródłem energii wykorzystywanej do zestalenia struktury są wzbudzone elektrony, które oddziaływują na element nie tylko z góry ale z wielu płaszczyzn, dając możliwość uzyskania rozdzielczości w skali nanometrycznej.

Przy pomocy autorskiej techniki udało się wytworzyć geometrię bogatą w wszystkie typy tkanki mięśnia sercowego (m.in. komórki mięśni gładkich czy śródbłonka, otrzymanych przez różnicowanie komórek macierzystych), niezbędne do prawidłowej odbudowy bez tworzenia blizny oraz powrotu do prawidłowych funkcji. Przeprowadzone badania monitorujące czynności serca na organizmach zwierzęcych (myszy) po 4 miesiącach od wszczepu wykazały, że proces proliferacji komórek przebiega prawidłowo, a tkanki z powodzeniem powracają do swoich fizjologicznych funkcji. W przeciągu kilku najbliższych tygodni ma rozpocząć się kolejny cykl badań – tym razem prowadzonych na sercach świń, które rozmiarem i budową są wiele bardziej podobne do serca człowieka.

Postać tańczącego człowieka wytworzona metodą 2PP wewnątrz ucha igły dla określenia rzędu wielkości jakimi zajmują się naukowcy

Nanotechnologia rozwija się w ekspresowym tempie – możliwość drukowania przestrzennego nanostruktur jest kolejnym krokiem w szukaniu optymalnych rozwiązań dla nowoczesnej medycyny. Jadnak prowadzone badania dotyczące negatywnego oddziaływania nanocząstek na organizm, nie dają jednoznacznej odpowiedzi jak im przeciwdziałać. Rozmiar nanocząteczek będąc ich ogromną zaletą, jednocześnie pozwala na niekontrolowane przenikania błon komórkowych i zaburzanie ich prawidłowego cyklu pracy.

Źródło : 3dprintingbusiness.directory

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.

Rozmowa
z Cedrykiem
?