Новая технология трехмерной печати была разработана немецкими учеными. Они использовали ультразвуковые волны для создания областей повышенного давления, которые формируют желаемый объект из частиц материала. Данный метод позволяет использовать для печати как твердые частицы, так и гидрогелевые шарики, а также живые клетки, что открывает перспективы для инновационных подходов в биоинженерии.
Технология трехмерной печати открывает возможности для создания сложных деталей из различных материалов, включая функциональные и биологические. Тем не менее, этот процесс зачастую является длительным, поскольку объекты формируются последовательно, слой за слоем. Теперь исследователи из Института медицинских исследований Макса Планка и Гейдельбергского университета (Германия) разработали инновационную технологию 3D-печати, которая позволяет создавать трехмерные объекты из более мелких компонентов за один цикл. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Для создания 3D-объектов авторы использовали звук. Звуковые волны способны оказывать воздействие на вещество, и для управления мельчайшими частицами материала исследователи применяли высокочастотный ультразвук, который не воспринимается человеческим слухом.
В ходе предыдущих исследований ученые создали способ генерации высокочастотных ультразвуковых колебаний, используя акустические голограммы. Это трехмерно напечатанные пластины, предназначенные для формирования заданного звукового поля. Акустическая голограмма создается за счет отражения звука от сложной структуры поверхности пластины, подобно тому, как обычные голограммы формируются при отражении света от узора на материале.
Авторы ранее показали, что эти звуковые поля применимы для создания двухмерных узоров из материалов. Теперь ученые на их основе разработали и идею создания объемных объектов. Частицы материала находятся в водной среде и, под воздействием сложных ультразвуковых полей, воспроизведенных с акустической голограммы, собираются в трехмерную форму. Данная технология позволяет использовать разнообразные материалы, включая частицы стекла, гидрогелевые шарики и даже живые клетки.
Исследователи считают, что их разработка способна предоставить эффективную основу для создания клеточных культур и тканей в трехмерном пространстве. Ключевым достоинством ультразвука является его способность не повреждать живые клетки и проникать на значительную глубину в ткани. Благодаря этому, его можно применять для дистанционного воздействия и бережного перемещения клеток.