Американские и итальянские ученые разработали новый метод 3D-печати гидрогелевых структур с разрешением менее 100 нанометров и без применения фотоинициатора. В нем для затвердевания полимерных прекурсоров используется сфокусированный поток электронов или рентгеновское излучение, при этом в безопасной для живых клеток дозе, поэтому таким способом можно фиксировать в гидрогеле клетки или микроорганизмы для последующего изучения, рассказывают авторы статьи в ACS Nano.

В 3D-печати наиболее распространены экструзионные методы, при которых жидкий материал выдавливается из сопла и застывает. Вторая большая группа методов, которая более популярна в медицине, использует облучение для затвердевания жидких прекурсоров.

К примеру, в методе лазерной стереолитографии (SLA) лазерный луч, обычно в ультрафиолетовом диапазоне, скользит по дну сосуда с прекурсорами полимеров, благодаря чему в местах его фокусировки фотоотверждающее вещество инициирует процесс «сшивания» молекул-прекурсоров полимеров.

Также относительно недавно появился метод FEBID, в котором для затвердевания используется не ультрафиолетовое излучение, а поток электронов. В нем используется небольшая трубка, подающая на поверхность образца газовую фазу, молекулы которой из-за физической адсорбции проникают в поверхностные слои и под действием потока электронов диссоциируют. В результате на поверхности остаются остатки молекул, затем процесс повторяется уже с новым объемом газа из трубки.

Этот метод позволяет достигать нанометрового разрешения печати, но из-за того, что в нем используется сканирующий электронный микроскоп с вакуумной камерой, с ним нельзя использовать распространенные жидкие прекурсоры, в том числе для создания гидрогелей, необходимых в медицинских исследованиях.

Ученые под руководством Андрея Колмакова (Andrei Kolmakov) из Национального института стандартов и технологий США показали, что электронные или рентгеновские лучи можно использовать и с жидкими прекурсорами.