Немецкие ученые разработали четыре материала для 3D-печати частично удаляемых конструкций. Три материала можно «стереть» после печати, причем часть из них можно удалить, не затрагивая другие материалы, рассказывают авторы в журнале Nature Communications.

Обычно 3D-печать используют для создания постоянных конструкций, но часть ученых рассматривает ее как удобный способ создания временных поддерживающих конструкций. К примеру, таким способом можно создавать основу, на которую затем можно нанести живые клетки. После того, как клетки обрастут конструкцию и создадут внеклеточный матрикс, поддерживающую основу можно удалить.

В прошлом году ученые из Технологического института Карлсруэ под руководством Кристофера Барнер-Коволика (Christopher Barner-Kowollik) представили удаляемый материал для 3D-печати методом лазерной литографии. В этом методе используется фотоотверждаемый полимер и лазерный луч. Во время печати луч фокусируется в заданных 3D-моделью областях и заставляет жидкий полимерный прекурсор затвердевать.

В новой работе ученые продолжили исследования в этой области и нашли три подходящих материала, которые можно использовать для избирательного стирания частей напечатанного объекта. Все три материала состоят из разработанного учеными сшивающего агента, пентаэритрит-триакрилата, а также фотоинициатора, обеспечивающий затвердевание при облучении лазером. Сшивающие агенты состоят из двух акриламидных групп, соединенных силильной группой с одним из трех видов функциональных групп: метильной, этильной или изопропильной.

Схема создания трех видов сшивающих агентов. David Gräfe et al. / Nature Communications, 2018

Ключевая особенность разработанных исследователями материалов заключается в том, что ученые подобрали три других вещества, которые расщепляют связи только в части из этих материалов. При этом, если к использованному авторами пентаэритрит-триакрилату не добавлять разработанные ими связывающие агенты, эти вещества не будут растворять напечатанную конструкцию. Таким образом, ученые получили набор из четырех материалов, два из которых можно удалять независимо друг от друга.

Расщепление связей в материалах при воздействии разных веществ. David Gräfe et al. / Nature Communications, 2018

Авторы наглядно продемонстрировали пример применения, напечатав и четырех разных материалов модели мезоамериканской пирамиды, Эйфелевой башни, азиатского храма и моста. На изображении можно видеть, как с помощью воздействия разных веществ можно поэтапно удалять модели:

Процесс удаления структур из разных материалов с помощью разных веществ. David Gräfe et al. / Nature Communications, 2018

В прошлом году другая группа ученых разработала биосовместимый материал для обратимой 3D-печати. Свойства материала основаны на том, что молекулы в нем «сшиваются» с помощью ионов солей металлов. Если затем поместить напечатанный предмет в раствор другой кислоты, она разрушит эти соединения между молекулами, и таким образом, предмет растворится

Автор: Григорий Копиев