Nanoingeniører kan printe 3D-mikrostrukturer på få sekunder

(Phys.org)—Nanoingeniører ved University of California, San Diego har udviklet en ny teknologi, der kan fremstille, på få sekunder, mikroskala tredimensionelle (3D) strukturer af bløde, biokompatible hydrogeler. På kort sigt, teknologien kan føre til bedre systemer til dyrkning og undersøgelse af celler, herunder stamceller, i laboratoriet. Langsigtet, målet er at kunne printe biologiske væv til regenerativ medicin. For eksempel, i fremtiden, læger kan reparere skaden forårsaget af hjerteanfald ved at erstatte det med væv, der rullede af en printer.

Rapporteret i journalen Avancerede materialer , biofremstillingsteknologien, kaldet dynamisk optisk projektion stereolitografi (DOPsL), blev udviklet i laboratoriet af NanoEngineering Professor Shaochen Chen. Nuværende fremstillingsteknikker, såsom fotolitografi og mikrokontaktudskrivning, er begrænset til at generere simple geometrier eller 2D-mønstre. Stereolitografi er bedst kendt for sin evne til at printe store genstande som værktøj og bildele. Forskellen, siger Chen, er i den mikro- og nanoskala opløsning, der kræves for at udskrive væv, der efterligner naturens finkornede detaljer, herunder blodkar, som er afgørende for fordeling af næringsstoffer og ilt i hele kroppen. Uden evnen til at udskrive vaskulatur, en konstrueret lever eller nyre, for eksempel, er ubrugelig i regenerativ medicin. Med DOPsL, Chens team var i stand til at opnå mere komplekse geometrier, der er almindelige i naturen, såsom blomster, spiraler og halvkugler. Andre aktuelle 3D-fremstillingsteknikker, såsom to-foton fotopolymerisering, kan tage timer at fremstille en 3D-del.

Biofremstillingsteknikken bruger et computerprojektionssystem og præcist kontrollerede mikrospejle til at skinne lys på et udvalgt område af en opløsning, der indeholder lysfølsomme biopolymerer og celler. Denne fotoinducerede størkningsproces danner et lag fast struktur ad gangen, men på en kontinuerlig måde. Teknologien er en del af en ny biofremstillingsteknologi, som Chen udvikler under en fireårig, 1,5 millioner dollar tilskud fra National Institutes of Health (R01EB012597). Udtrykket "additiv fremstilling" refererer til den måde, hvorpå 3D-strukturer er bygget i lag med meget tynde materialer.