Forskere fra Harvard Universitets John A Paulsen School of Engineering og Applied Sciences (SEAS) i Massachusetts har skabt en akustoforetisk 3D-trykningsteknik, der bruger lydbølger til at danne dråber af en lang række viskøse væsker i additivt fremstillede strukturer.
Et utal af blæk
Inkjet 3D-udskrivning anvender flydende flydende dråber af mikroliter-til-nanolitervolumen til dannelse af faste stoffer; Imidlertid er denne proces begrænset til lavviskositetsfarver, som er ca. 10 til 100 gange højere end viskositeten af vand, ifølge undersøgelsen. Dette regulerer 3D-trykfunktionerne af vitale biopolymerer og cellebelastede trykfarver, der anvendes inden for biofarmaceutiske produkter og 3D bioprinting samt sukkerbaserede biopolymerer, såsom honning, som er 25.000 gange mere viskøs end vand.
Derudover har undersøgelser vist, at det viskøse væske ændrer sig dramatisk med temperatur og sammensætning, hvilket gør det vanskeligere at optimere trykparametre for at kontrollere dråbestørrelsen.
For at muliggøre eksperimenter med "myriade materialer" konstruerede SEAS-forskergruppen en akustisk resonator med underbølgelængde, der er i stand til at generere meget begrænsede akustiske felter, der kan skabe trækkræfter, der overstiger "100 gange de normale gravitationskræfter (1G) ved spidsen af printerens dyse - fire gange gravitationsstyrken på solens overflade. "
Dråber ved dryp
Forskerne testede den akustophoretiske 3D-printproces på en bred vifte af materialer, herunder honning til stamcellefarve, en cellebelastet kollagenopløsning, et UV-hærdeligt optisk klæbemiddel og flydende metaller. Den styrbare kraft fra den tilpassede resonator trækker hver dråbe ud af det "akustophoretiske trykhoved" med en specificeret radius fra 800 μm til mindre end 65 μm dyse og sender det ud mod trykmålet.
Jo højere lydbølgelængden er, jo mindre er dråbestørrelsen, uanset væskens viskositet, fundet forskerne. Derudover fordi forskerne mener, at lydbølger ikke kan transmitteres gennem dråber, mener metoden, at metoden er sikker til brug med følsomme biologiske vektorer såsom levende celler eller proteiner.
"Vores teknologi skal have umiddelbar indvirkning på medicinalindustrien," siger Jennifer Lewis, seniorforfatter af papiret og Hansjorg Wyss professor i biologisk inspireret teknik ved SEAS. "Men vi tror på, at dette bliver en vigtig platform for flere brancher."
