Razvijena 3D štampa putem ultrazvučnog holograma

Iako 3D štampa putem ultrazvučnog holograma zvuči kao nešto što biste čuli u X-Men filmovima pre nego iz naučnih krugova, timovi nemačkog Max Planck instituta za medicinska istraživanja i Heidelberg univerziteta su razvili način za 3D štampanje objekata u jednom potezu, upotrebom zvučnih talasa.

Ovaj koncept, koji je objavljen u Science Advances žurnalu, koristi oblikovane ultrazvučne talase kako bi kreirao “akustičke holograme”, koji stvaraju pritisak na materijal i oblikuju ga u željenu formu, poput nevidljivog kalupa. “Uspeli smo da mikročestice objedinimo u trodimenzionalni objekat putem emitovanja jednog ultrazvučnog talasa”, rekao je prvi autor studije Kai Melde.

Kako prenosi BigThink, tim je uspeo da iskoristi ovu tehniku da kreira 3D objekat od čvrstih mikročestica, hidrogel perli, pa čak i bioloških ćelija i to bez ikakvog direktnog fizičkog kontakta sa materijalima. Zvuk je moguće koristiti za formiranje objekata jer zvučni talasi deluju fizičkom silom, poput onoga kada stojite ispred ogromnog ozvučenja na koncertu ili kada supersonični avion probija zvučni zid. Oblikovani zvučni talas koji su koristili istraživači je visoke frekvencije i nečujan je za ljudsko uvo, a moguće da je emitovati na mikroskopskom nivou, kako bi mogao manipulisati ekstremno malim objektima, poput ćelija.

Nadograđujući prethodno istraživanje štampe u dve dimenzije, nova tehnika koristi višestruke “akustičke holograme”, koje proizvode pažljivo oblikovane ploče kako bi se stvorio određeni oblik zvučnog talasa. Okružujući materijal, one kreiraju polje koje sakuplja materijal i formira ga u oblik koji je potrebno odštampati. Nalik onome kada rukama oblikujete sneg u grudvu, ali putem ultrazvuka i na mikroskopskom nivou.

Kai Melde, Heidelberg University

“Put od koncepta do izvedbe i kreiranja ultrazvučnog polja je bio vrlo težak i zahtevao je posebne algoritme kako bi se postigao željeni rezultat”, kaže Heiner Kremer koji je napisao program. Korišćenjem oblikovanog ultrazvuka, tim je uspeo da ćelije u vodi oblikuje u jednom okidanju.

Ono što je ključno je da zvučni talasi ne oštećuju ćelije, što znači da hemijski aditivi nisu potrebni, pa ova tehnologija potrencijalno ima značajnu primenu u 3D bioštampi tkiva i ćelijskih kultura. Ultrazvučni talas takođe može predoredi duboko u tkivo, što dozvoljava znatno nežniju manipulaciju ćelijama.

3D štampa se u današnje vreme koristi u raznim vidovima, od kućnih hobi varijanti do ozbiljnih industrijskih postrojenja (pa čak i za zanimljive projekte poput 3D štampane košarkaške lopte), ali noviteti poput ovoga pomeraju granice ono što je moguće uraditi i otvaraju mogućnosti za dalje inovacije, pogotovo u oblasti medicine.