Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) desenvolveram tintas e materiais à base de algas marinhas para desenvolver formas e modelos 2D e 3D coloridos.

A inovação é chamada de tintas e materiais ArtSea. O conjunto de tintas vivas - pense em uma atualização futurística do pacote de oito lápis de cera Crayola do passado - foi desenvolvido usando soluções de algas marinhas reforçadas com pigmentos que lhe dão um acabamento brilhante. As tintas e materiais ArtSea não requerem alto calor ou materiais plásticos carregados de combustível fóssil insustentáveis ​​para produzir não tóxicos, estruturas duráveis.

Da biodetecção à arte e educação ... e muito mais

As raízes das tintas e materiais ArtSea começaram com a biodetecção em mente - especificamente, detecção rápida e caracterização de ameaças biológicas - usando uma combinação de pontos fortes na impressão 3D, design material, engenharia de tecidos, e resposta do host.

"Combinamos essa experiência com o conceito de impressão 3D para que pudéssemos, por exemplo, desenvolver uma nova matriz de tecido humano impresso em 3D para estudar como patógenos microbianos prejudiciais podem afetar o tecido, "disse Anne Arnold, o pesquisador que liderou o desenvolvimento de tintas e materiais ArtSea. Um exemplo de tal patógeno é Bacillus anthracis, o agente causador do antraz e da gripe.

Além da biodetecção, a equipe logo descobriu que as tintas e materiais ArtSea poderiam ser usados ​​para uma ampla gama de finalidades, como a criação de arte, fornecendo modelos para a ciência, tecnologia, uso de engenharia e matemática, ou desenvolver modelos médicos impressos em 3D.

"Descobrimos que é uma inovação muito versátil que vai além da biodetecção, "disse Sara Hunt, Gerente de comercialização PNNL. "A tecnologia pode ser estendida a grandes corporações médicas, escolas, até mesmo os "DIYers 'que gostam de fazer suas próprias criações."

Tinta e materiais ArtSea, desenvolvido usando um programa de financiamento interno PNNL que é projetado para promover a inovação e criatividade, foram apresentados recentemente em Natureza depois que as descobertas foram publicadas no jornal ACS Omega .

Alginato e mica - o molho secreto

As tintas e materiais ArtSea são referidos como "bioinks" porque são feitos de alginato, de baixo custo, amplamente disponível, e sal de sódio não tóxico extraído de alga marrom. O material forma um gel estável sem a necessidade de calor excessivo.

Para criar o bioink, os cientistas infundem os pigmentos, chamados corantes de mica, no extrato de algas - conferindo cores vivas.

A combinação algal / mica é dissolvida em água e então combinada com uma solução de cloreto de cálcio. Os íons de cálcio carregados positivamente se fundem com as porções carregadas negativamente de vários filamentos de polímero, formando uma "goma" sintonizável viscosa que oferece um equilíbrio entre rigidez e trabalhabilidade para formar estruturas 3D estáveis.

A solução é então extrudada de um aplicador em forma de seringa para formar estruturas 2D e 3D finamente detalhadas. Elimina a necessidade de manutenção complexa de software ou hardware de uma impressora 3D.

Os bioinks também podem ser formulados em qualquer cor, incluindo cores metálicas e peroladas, bem como tintas que brilham no escuro. As tintas e materiais ArtSea podem ser usados ​​para criar representações de materiais biológicos e modelos, bem como incorporar células de mamíferos e bactérias no bioink. Os resultados, por exemplo, pode fornecer estruturas que iluminam a lanterna da região abdominal de um vaga-lume para estudar o funcionamento interno dessa espécie ou representar diferentes regiões de um cérebro humano para aulas de anatomia em aulas de ciências do ensino médio.