p Os engenheiros da Universidade de Illinois construíram uma impressora 3-D que oferece uma excelente solução para criar estruturas detalhadas que as impressoras 3-D comerciais não podem:em vez de uma estrutura sólida camada sobre camada, produz uma delicada rede de fitas finas de isomalte endurecido, o tipo de álcool de açúcar usado para fazer pastilhas para a garganta. p O solúvel em água, estruturas biodegradáveis ​​de açúcar vítreo têm múltiplas aplicações em engenharia biomédica, pesquisa de câncer e fabricação de dispositivos.

p "Esta é uma ótima maneira de criar formas em torno das quais podemos padronizar materiais macios ou cultivar células e tecidos, então o andaime se dissolve, "disse Rohit Bhargava, professor de bioengenharia e diretor do Cancer Center em Illinois. "Por exemplo, uma aplicação possível é cultivar tecidos ou estudar tumores em laboratório. As culturas de células geralmente são feitas em pratos planos. Isso nos dá algumas características das células, mas não é uma maneira muito dinâmica de ver como um sistema realmente funciona no corpo. No corpo, existem formas bem definidas, e forma e função estão intimamente relacionadas. "

p Em um artigo publicado na revista Additive Manufacturing, o grupo de pesquisa descreveu os materiais e a mecânica da impressão isomalte de forma livre. Forma livre significa que conforme o bico se move através do espaço, o material derretido endurece, deixando uma estrutura robusta para trás - como desenhar no ar.

p Outros tipos de impressão de açúcar foram explorados anteriormente, mas tem problemas com a queima ou cristalização do açúcar, disse Matthew Gelber, o primeiro autor do artigo que recentemente se formou no grupo de Bhargava com um doutorado.

p A equipe de Illinois descobriu que o isomalte de álcool de açúcar pode funcionar para aplicações de impressão e é menos sujeito a queimar ou cristalização. Em seguida, eles tiveram que construir uma impressora que teria a combinação certa de detalhes mecânicos para imprimir estruturas isomalt estáveis ​​- a temperatura certa, pressão para extrudá-lo do bico, diâmetro do bico, e velocidade para movê-lo para que ele imprima suavemente, mas depois se endureça em uma estrutura estável.

p “Depois dos materiais e da mecânica, o terceiro componente era ciência da computação, "Gelber disse." Você tem um projeto para uma coisa que deseja fazer; como você diz à impressora para fazer isso? Como você descobre a sequência para imprimir todos esses filamentos que se cruzam para que não entrem em colapso? "

p Os pesquisadores de Illinois fizeram parceria com Greg Hurst da Wolfram Research em Champaign para criar um algoritmo para projetar andaimes e mapear os caminhos de impressão.

p Uma vantagem de tais estruturas de forma livre é sua capacidade de fazer tubos finos com seções transversais circulares, algo que não é possível com a impressão 3-D de polímero convencional, Bhargava disse. Quando o açúcar se dissolve, ele deixa uma série de tubos e túneis cilíndricos conectados que podem ser usados ​​como vasos sanguíneos para transportar nutrientes no tecido ou para criar canais em dispositivos microfluídicos.

p Outra vantagem é a capacidade de controlar com precisão as propriedades mecânicas de cada parte da estrutura, fazendo pequenas alterações nos parâmetros da impressora.

p "Por exemplo, imprimimos um coelho. Poderíamos, em princípio, alterar as propriedades mecânicas da cauda do coelho para serem diferentes da parte de trás do coelho, e ainda ser diferente das orelhas, "Disse Bhargava." Isso é muito importante biologicamente. Na impressão camada por camada, você tem o mesmo material e está depositando a mesma quantia, por isso é muito difícil ajustar as propriedades mecânicas. "

p O grupo de Bhargava já está usando os andaimes em uma variedade de dispositivos microfluídicos e culturas de células, e está trabalhando para desenvolver revestimento para os andaimes para controlar a rapidez com que se dissolvem. O artigo sobre manufatura aditiva é parte de uma série de publicações baseadas no trabalho de tese de Gelber que detalha como construir a impressora e os algoritmos de planejamento necessários para operá-la, já que os pesquisadores esperam que outros possam usar seus modelos para construir impressoras e explorar várias aplicações para estruturas isomalte.

p "Esta impressora é um exemplo de engenharia que tem implicações de longo prazo para a pesquisa biológica, "Bhargava disse." Esta é a engenharia fundamental que vem junto com a ciência dos materiais e a ciência da computação para fazer um dispositivo útil para aplicações biomédicas. "