ابتكر باحثون من كلية جون أي بولسن للعلوم والهندسة التطبيقية في جامعة هارفارد في ماساتشوستس ، تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الصوتية التي تستخدم الموجات الصوتية لتشكيل قطرات من مجموعة واسعة من السوائل اللزجة إلى هياكل مصنعة بشكل إضافي.
عدد لا يحصى من الأحبار
تستخدم الطباعة النافثة للحبر ثلاثية الأبعاد قطرات السائل السائل من حجم الميكروليتر إلى النانوليتر لتكوين المواد الصلبة ؛ ومع ذلك ، فإن هذه العملية تقتصر على أحبار منخفضة اللزوجة التي تزيد من 10 إلى 100 مرة أعلى من لزوجة المياه ، وفقا للدراسة. هذا يستبعد قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد من البوليمر الحيوي والأحبار المحملة بالخلايا المستخدمة في مجال المستحضرات الصيدلانية الحيوية والتوثيق البيولوجي ثلاثي الأبعاد وكذلك البوليمرات الحيوية القائمة على السكر ، مثل العسل ، وهو أكثر لزوجة بمقدار 25 ألف مرة من الماء.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الدراسات أن السائل اللزج يتغير بشكل كبير مع درجة الحرارة والتركيب ، مما يزيد من صعوبة تحسين معلمات الطباعة للتحكم في حجم القطيرات.
ولتمكين إجراء تجارب "مواد لا تعد ولا تحصى" ، قام فريق البحث الخاص بـ SEAS ببناء رنانة صوتية ذات طول تحت موجة قادرة على توليد حقول صوتية محصورة بدرجة عالية والتي يمكن أن تخلق قوى سحب تتجاوز "100 ضعف قوى الجاذبية العادية (1G) عند طرف فوهة الطابعة - أربع مرات قوة الجاذبية على سطح الشمس ".
بالتنقيط بالتنقيط
اختبر الباحثون عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد الصوتية على مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك العسل إلى أحبار الخلايا الجذعية ، محلول كولاجين محمّل بالخلايا ، لاصق بصري قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ، ومعادن سائلة. تسحب القوة القابلة للتحكم من المرنان المخصص كل قطرة من "رأس الطباعة الصوتية" مع نصف قطر محدد من 800 ميكرون إلى فوهة أقل من 65 ميكرومتر ، وتوجيهها نحو هدف الطباعة.
ووجد الباحثون أنه كلما زاد اتساع الموجات الصوتية كلما قل حجم القطيرات بغض النظر عن لزوجة السائل. بالإضافة إلى ذلك ، ولأن الموجات الصوتية لا يمكن أن تنتقل عن طريق الرذاذ ، يعتقد الباحثون أن هذه الطريقة آمنة للاستخدام مع ناقلات بيولوجية حساسة. مثل الخلايا الحية أو البروتينات.
"يجب أن يكون لتكنولوجيتنا تأثير فوري على صناعة المستحضرات الصيدلانية" ، قالت جنيفر لويس ، كبيرة مؤلفي الورقة ، وأستاذ الهندسة في جامعة هانزورج أورس في SEAS. "لكننا نعتقد أن هذا سيصبح منصة مهمة للصناعات المتعددة".
