چاپ سه بعدی مواد نرم برای تولید ادوات پزشکی و زیستی

تاریخ : ۰۸ آذر ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۲۴۶

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان روش چاپ سه بعدی ابداع کردند که با استفاده از آن می‌توان مواد نرم را به محصولات پزشکی و زیستی تبدیل کرد. این روش امکان کار در مقیاس نانومتری، حتی در ابعاد یک ویروس را دارد.

محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در آمریکا روش جدیدی برای چاپ سه بعدی ژل‌ها و سایر مواد نرم ارائه کردند. این روش توانایی ایجاد ساختارهای پیچیده با دقت در مقیاس نانومتر را دارد. از آنجا که بسیاری از ژل‌ها با سلول‌های زنده سازگار هستند، این روش جدید محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری می‌تواند برای تولید سامانه‌های پزشکی بسیار کوچک مانند سیستم‌های انتقال دارو یا الکترودهای انعطاف‌پذیر با قابلیت ورود به بدن انسان استفاده شود.

 

در این چاپگر سه بعدی استاندارد ورق‌هایی از جنس پلاستیکی یا لاستیکی به صورت لایه به لایه، مانند لازانیا، ایجاد شده که در نهایت محصولی با ساختار محکمی به وجود می‌آید.

 

آندری کولماکوف، محقق موسسه ملی استاندارد و فناوری می‌گوید: «استفاده از چاپگر سه‌بعدی برای ساختن محصولات مختلف با ژل، کمی بیشتر از یک فرآیند ظریف پخت و پز است. در روش استاندارد، محفظه چاپگر سه بعدی با سوپی از پلیمرهای زنجیره بلند - گروه‌های مولکولی بلند بهم پیوند خورده - در آب حل می شود. سپس افزودنی‌ها به این سیستم اضافه می‌شوند - مولکول‌های خاصی که به نور حساس هستند. زمانی که نور از چاپگر سه بعدی به این سوپ تابیده می‌شود، باعث فعال شدن این مولکول‌های خاص شده، زنجیرهای پلیمرها را بهم می‌چسبانند تا یک ساختار کرکی مانند تار عنکبوت ایجاد کنند. این داربست که هنوز توسط آب مایع احاطه شده، ژل است.

 

معمولا چاپگرهای ژل سه بعدی مدرن از نور لیزر ماورا بنفش یا مرئی برای شروع تشکیل داربست ژل استفاده می‌کنند.

با این حال، کولماکوف و همکارانش توجه خود را به روش چاپ سه بعدی متفاوتی برای ساخت ژل، با استفاده از پرتوهای الکترون یا اشعه X معطوف کردند. از آنجا که این نوع تابش‌ها از پرتوهای ماورا بنفش و مرئی انرژی بیشتر داشته و طول موج آنها کوتاه‌تر است، قدرت تمرکز بیشتری داشته و بنابراین ژل‌هایی با جزئیات ساختاری دقیق‌تر تولید می‌کنند. چنین جزئیاتی دقیقاً همان چیزی است که برای مهندسی بافت و بسیاری از کاربردهای پزشکی و زیستی مورد نیاز است. الکترون‌ها و اشعه ایکس مزیت دیگری نیز دارند، آنها برای شروع تشکیل ژل‌ها به مجموعه خاصی از مولکول‌ها احتیاج ندارند.

 

کلماکوف و همکارانش در موسسه ملی استاندارد و فناوری با همکاری پژوهشگرانی از ایتالیا با قرار دادن یک یک ورق نازک از نیترید سیلیسیم، بین خلا و محفظه مایع، چاپ ژل سه بعدی را در مایعات انجام دادند. ورق نازک از مایع در برابر تبخیر محافظت می‌کند، اما به اشعه X و الکترون اجازه نفوذ به مایع را می‌دهد. این روش محققان را قادر می‌سازد تا از روش چاپ سه بعدی برای ایجاد ژل‌هایی با ساختارهایی در اندازه‌های 100 نانومتر استفاده کنند. محققان انتظار دارند که با اصلاح روش خود، روی ساختارهایی  به اندازه یک ویروس چیزی را حک کنند.

 

نتایج این پروژه در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.

منبع : https://scitechdaily.com/new-method-of-3d-printing-soft-materials-could-jump-start-creation-of-tiny-medical-devices-for-the-body/

نظر شما