Hologramy pomogły drukować struktury podobne do tkanek

fot. nigelat, pixabay.com (zdjęcie ilustracyjne)

Naukowcy opracowali metodę holograficznego druku 3D, która z pomocą światła pozwala szybko i precyzyjnie tworzyć struktury przypominające tkanki. W eksperymentach wydrukowali m.in. model ludzkiego ucha. Nowa technika może przybliżyć rozwój bioimplantów wykorzystywanych w medycynie regeneracyjnej.

czytaj też: >>> Naukowiec: nie chcę, żeby ludzie żyli do 120 lat; chcę, żeby nie chorowali 15 lat wcześniej (wywiad) <<<

Naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL, Szwajcaria) przedstawili właśnie znacznie ulepszoną wersję przedstawionej w ubiegłym roku metody tomograficznej wolumetrycznej produkcji addytywnej (TVAM) – druku 3D, który wykorzystuje światło lasera do utwardzania obracającej się fiolki z żywicą światłoczułą w pożądany kształt.

Teraz metoda stała się 70 razy bardziej wydajna niż wcześniejsze techniki.

Było to możliwe dzięki zastosowaniu urządzenia, które po raz pierwszy bezpośrednio kontroluje fazę wiązki światła w tego typu systemie druku 3D. Dodatkowo badacze wprowadzili nową strategię ograniczania przypadkowych interferencji światła, które mogą prowadzić do powstawania ziarnistych powierzchni.

W ramach badań wykorzystali nowy system do utwardzania całych obiektów w skali milimetrowej w ciągu kilku zaledwie sekund oraz obiektów w skali centymetrowej w czasie kilku minut.

Jak podkreślają, wspomniana kontrola fazy umożliwia uzyskiwanie wierniejszych obiektów 3D w ośrodkach rozpraszających światło, takich jak materiały zawierające żywe komórki.

– Wykazana przez nas wydajność i precyzja sprawiają, że wreszcie możliwe staje się biodrukowanie struktur przypominających tkanki w skali zbliżonej do klinicznej. Wydrukowaliśmy struktury znacznie większe niż te uzyskiwane wcześniejszymi metodami holograficznymi, mimo zwiększonego rozpraszania światła powodowanego przez osadzone w nich komórki – mówi Christophe Moser z EPFL, autor pracy opublikowanej w piśmie „Light Science & Applications”.

Naukowcy wydrukowali na przykład ludzkie ucho naturalnej wielkości i stwierdzili, że po sześciu dniach znajdujące się w nim komórki nadal żyły i tworzyły zorganizowane sieci.

– Nasze podejście przybliża druk wolumetryczny do tworzenia implantów w rzeczywistej skali oraz biologicznie kompatybilnej produkcji z użyciem laserów o małej mocy – mówi główna autorka pracy Maria Alvarez-Castano z EPFL.

Dalsze prace skupią się na poprawie wierności druku oraz sprawdzeniu, jak dobrze można kształtować wiązkę światła podczas druku w biożywicach o dużej gęstości komórek.

Rozwijane są też inne ulepszenia, m.in. drukowanie bezpośrednio na istniejących obiektach lub wokół nich oraz precyzyjniejsze odwzorowywanie mikroskopijnych detali dzięki przewidywaniu reakcji chemicznych zachodzących podczas druku.

Jedna z nowych metod pozwala tworzyć obiekty przez samo rzutowanie hologramu na fiolkę z żywicą, bez konieczności jej obracania – informują naukowcy.

źródło: PAP