Istraživači iz Njemačkog Max Planck Instituta za medicinska istraživanja i Sveučilišta u Heidelbergu razvili su način ispisa 3D objekata, koristeći zvučne valove.
Koncept, objavljen u časopisu Science Advances, koristi oblikovani ultrazvuk za stvaranje “akustičnih holograma” koji vrše pritisak na medij za ispis i oblikuju ga – poput nevidljivog kalupa.
“Uspjeli smo sastaviti mikro čestice u trodimenzionalni objekt unutar jednog poteza koristeći oblikovani ultrazvuk“, rekao je prvi autor studije Kai Melde.
Tim je uspio koristiti svoju tehniku za ispis 3D objekata od čvrstih mikročestica, hidrogelnih kuglica pa čak i bioloških stanica – beskontaktno (osim zvučnih valova, naravno).
Zvuk se može koristiti za formiranje objekata jer zvučni valovi stvaraju silu; pomislite na pritisak koji osjećate stajući ispred golemog zvučnika na koncertu ili na zvučni udar supersoničnog zrakoplova. Oblikovani ultrazvuk koji su koristili istraživači rezonira na visokoj frekvenciji koja je nečujna ljudskom uhu te se može smanjiti na mikroskopske razine kako bi manipulirala iznimno malim medijima, poput stanica.
Nadalje, oslanjajući se na prethodna istraživanja koja su koristila ultrazvuk za ispis u dvije dimenzije, nova tehnika koristi više “akustičnih holograma” – izrađenih s pažljivo dizajniranim pločama namijenjenima za proizvodnju određenog oblika zvučnog vala. Ultrazvučni valovi stvaraju nevidljivo ultrazvučno polje koje u materijal oblikuje željeni oblik. Nešto slično kao kad rukama radite grudu, samo su vam ruke nevidljive.
“Pretvaranje 3D modela u ultrazvučno polje bilo je prilično zahtjevno, a za to je bio potreban prilagođeni algoritam“, rekao je Heiner Kremer, autor samog softvera.
Koristeći oblikovani ultrazvuk, tim je uspio kontrolirati i oblikovati čestice i stanice suspendirane u vodi i to u jednom potezu.
Ono što je najbitnije je ti da zvučni valovi ne oštećuju same stanice, što znači da nisu potrebni nikakvi kemijski, pa bi tehnika mogla biti posebno korisna za 3D biotisak tkiva i staničnih kultura. Ultrazvučni valovi mogu prodrijeti duboko u tkiva, omogućavajući precizniju i nježniju manipulaciju stanicama.
“Ovo može biti vrlo korisno za biotisak,” rekao je profesor Peer Fischer. “Jer stanice koje se koriste u tom procesu posebno su osjetljive tijekom tog procesa.“
