Немецкие учёные разработали новую технологию 3D-печати с применением ультразвуковых волн для формирования полей давления из частиц материала в готовый объект. Данный метод позволяет печатать твердые частицы, гидрогелевые шарики и живые клетки, открывая возможности для новых методов биоинженерии.
Трехмерная печать изделий из функциональных или биологических материалов обычно протекает медленно по причине постепенного формирования объекта слоями. Ученые Института медицинских исследований Макса Планка и Гейдельбергского университета (Германия) предложили новую технологию 3D-печати, позволяющую образовать трехмерный объект из мелких блоков за один шаг. Результаты исследования… опубликованы в журнале Science Advances.
Создатели 3D-объектов применили звук в процессе печати. Звуковые волны способны взаимодействовать с материей, и для управления микроскопическими частицами материала ученые использовали высокочастотный ультразвук, не воспринимаемый человеческим слухом.
Ранее ученые создали способ формирования высокочастотных ультразвуковых волн с помощью акустических голограмм — трехмерно-печатаемых пластин, запрограммированных для кодирования звукового поля. Акустическая голограмма формируется при отражении звука от сложного рельефа поверхности пластины, подобно тому как обычные голограммы возникают при отражении света от узора на материале.
Авторы ранее показали возможность использования звуковых полей для создания двухмерных узоров из материалов. Теперь ученые предложили концепцию построения трехмерных объектов. Частицы материала движутся в воде, под воздействием сложных ультразвуковых полей, воспроизведенных с акустической голограммы, собираются в заданную форму. Метод применим к различным материалам, включая частицы стекла, шарики из гидрогеля и живые клетки.
Ученые считают, что разработанная технология может стать перспективной платформой для формирования клеточных культур и тканей в объеме. Преимущество ультразвука заключается в том, что он не разрушает живые клетки и способен проникать глубоко в ткани. Таким образом, его можно использовать для удаленного управления и безопасного перемещения клеток.