Ученые из Университета Брауна разработали метод обратимой 3D-печати. Материал печати может содержит обратимые связи, за счет чего напечатанную из него структуру можно в любой момент разрушить. Исследователи считают, что такой материал можно будет использовать в качестве каркаса для других структур. Например, за счет его биосовместимости таким образом можно создавать структуры из биологических клеток без вреда для них. Исследование опубликовано в журнале Lab on a Chip.

Далеко не всегда возможно создать изделие или конструкцию в один шаг. В некоторых случаях для этого приходится сначала создавать поддерживающие структуры, вокруг них нужный объект, а затем удалять эти временные структуры. Когда дело касается 3D-печати особенно сложных конструкций, такой подход становится трудозатратным. Американские исследователи создали специальный состав, который после затвердевания можно разрушить в любой момент. 

Они решили использовать метод стереолитографии, при котором в специальную емкость наливается светочувствительное сырье. Узкий луч ультрафиолетового излучения проходит по поверхности жидкости и заставляет ее застывать в нужных местах, после чего печатаемое изделие немного погружается в жидкость и процесс повторяется.

Демонстрация обратимости 3D-печати. Видео ускорено в 300 раз. Thomas M. Valentin et al. / Lab on a Chip, 2017

В своей работе исследователи решили использовать в качестве светочувствительных чернил альгинат натрия, также известный как пищевая добавка E401, фотокислотный генератор — вещество, усиливающее свои кислотные свойства под действием света и солей металлов. Затвердевание под действием ультрафиолета происходило из-за того, что молекулы альгината «сшивались» с помощью ионов солей металлов. Если затем поместить напечатанный предмет в раствор другой кислоты, она разрушит эти соединения между альгинатными молекулами, и таким образом, предмет растворится.

Схема затвердевания и разрушения материала. Thomas M. Valentin et al. / Lab on a Chip, 2017

Исследователи предлагают использовать такой материал не самостоятельно, а именно для создания временных конструкций. Поскольку материалы, использованные учеными, биосовместимы, они предложили наносить на напечатанные структуры клетки, затем растворять эти структуры, и изучать миграцию клеток и их реакцию на изменение окружающей среды.

Пример использования технологии для изучения миграции клеток. Thomas M. Valentin et al. / Lab on a Chip, 2017

Недавно другую технологию обратимой 3D-печати представили немецкие ученые. Но в ней использовались ковалентные, а не ионные связи между атомами серы, которые в любой момент можно разрушить с помощью органического растворителя. В качестве применений создатели так же предлагают создавать таким методом временные конструкции для создания других структур, в том числе и биологических. Американские ученые научились печатать органы непосредственно живыми клетками, правда, в их работе все же использовался разлагаемый полимер, который помогал органам держать форму до того, как клетки начнут выделять матрикс, обеспечивающий механическую поддержку.

Автор: Григорий Копиев