Исследователи разработали технологию печати трехмерных наноструктур из различных материалов и живых клеток с помощью акустических полей. Инженеры из Института медицинских исследований Макса Планка и Гейдельбергского университета показали, как с помощью акустических волн можно собирать материалы в трехмерные конструкции. Метод подойдет для печати твердых объектов, предметов из гидрогеля и биологических клеток.

Традиционная 3D-печать создает объекты слой за слоем. Такой подход требует относительно большого количества времени и подходит не для всех предметов и материалов. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, инженеры использовали ультразвук, чтобы собрать сложные трехмерные объекты из компонентов за один «удар».

Исследователи управляли ультразвуком с помощью акустических голограмм — 3D-печатных пластин, которые предназначены для кодирования определенного звукового поля. Настраивая несколько полей заданным образом, они улавливали частицы и клетки, свободно плавающие в воде, и собирали их в нужную форму.

Принцип работы технологии. Изображение: Kai Melde et al., Science Advances

В тестовой демонстрации исследователи использовали три преобразователя с частотой 3,5 МГц и диаметром 50 мм. Расположенные в заданном порядке они воздействовали на материалы с разных сторон, чтобы придать готовому предмету заданную форму. Инженеры продемонстрировали, что предложенный метод эффективно работает с различными материалами, включая стеклянные или гидрогелевые шарики и биологические клетки.

Ученые считают, что технология является перспективной платформой для объемной печати клеточных культур и тканей. Преимущество ультразвука в том, что он оказывает мягкое воздействие на биологические клетки, не повреждает их и может проникать глубоко в ткани.