p Desde que o grafeno de camada única apareceu na cena científica em 2004, as possibilidades para o material promissor parecem quase infinitas. Com sua alta condutividade elétrica, capacidade de armazenar energia, e estrutura ultra-forte e leve, o grafeno tem potencial para muitas aplicações em eletrônica, energia, o ambiente, e até remédios. p Agora, uma equipe de pesquisadores da Northwestern University encontrou uma maneira de imprimir estruturas tridimensionais com nanoflocos de grafeno. O método rápido e eficiente pode abrir novas oportunidades para o uso de engenharia regenerativa de andaimes impressos com grafeno e outras aplicações eletrônicas ou médicas.

p Liderado por Ramille Shah, professor assistente de ciência dos materiais e engenharia na McCormick School of Engineering da Northwestern e de cirurgia na Feinberg School of Medicine, e seu colega de pós-doutorado Adam Jakus, a equipe desenvolveu uma nova tinta à base de grafeno que pode ser usada para imprimir grandes, estruturas 3-D robustas.

p "As pessoas já tentaram imprimir grafeno antes, "Shah disse." Mas é principalmente um composto de polímero, com grafeno representando menos de 20 por cento do volume. "

p Com um volume tão magro, essas tintas são incapazes de manter muitas das propriedades célebres do grafeno. Mas adicionar maiores volumes de flocos de grafeno à mistura nesses sistemas de tinta normalmente resulta em estruturas impressas muito quebradiças e frágeis para serem manipuladas. A tinta de Shah é o melhor dos dois mundos. A 60-70 por cento de grafeno, preserva as propriedades únicas do material, incluindo sua condutividade elétrica. E é flexível e robusto o suficiente para imprimir estruturas macroscópicas robustas. O segredo da tinta está na sua formulação:os flocos de grafeno são misturados com um elastômero biocompatível e solventes de evaporação rápida.

p "É uma tinta líquida, "Shah explicou." Depois que a tinta é extrudada, um dos solventes do sistema evapora imediatamente, fazendo com que a estrutura se solidifique quase instantaneamente. A presença de outros solventes e a interação com o ligante de polímero específico escolhido também tem uma contribuição significativa para sua flexibilidade e propriedades resultantes. Porque mantém sua forma, somos capazes de construir maiores, objetos bem definidos. "

p Apoiado por um Google Gift e um McCormick Research Catalyst Award, a pesquisa é descrita no artigo "Impressão tridimensional de andaimes de grafeno de alto conteúdo para aplicações eletrônicas e biomédicas, "publicado na edição de abril de 2015 da ACS Nano . Jakus é o primeiro autor do artigo. Mark Hersam, a Cátedra Bette e Neison Harris em Excelência de Ensino, professor de ciência de materiais e engenharia na McCormick, serviu como co-autor.

p Um especialista em biomateriais, Shah disse que os andaimes de grafeno impresso em 3D podem desempenhar um papel na engenharia de tecidos e na medicina regenerativa, bem como em dispositivos eletrônicos. Sua equipe povoou um dos andaimes com células-tronco com resultados surpreendentes. Não só as células sobreviveram, eles se dividiram, proliferou, e se transformou em células semelhantes a neurônios.

p "Isso sem quaisquer fatores de crescimento adicionais ou sinalização que as pessoas geralmente têm que usar para induzir a diferenciação em células semelhantes a neurônios, "Shah disse." Se pudéssemos usar um material sem a necessidade de incorporar outros agentes mais caros ou complexos, isso seria o ideal. "

p A estrutura de grafeno impresso também é flexível e forte o suficiente para ser facilmente suturada aos tecidos existentes, para que pudesse ser usado para sensores biodegradáveis ​​e implantes médicos. Shah disse que o elastômero biocompatível e a condutividade elétrica do grafeno provavelmente contribuíram para o sucesso biológico do andaime.

p "As células conduzem eletricidade de forma inerente - especialmente neurônios, "Shah disse." Então, se eles estão em um substrato que pode ajudar a conduzir esse sinal, eles são capazes de se comunicar em distâncias maiores. "

p A tinta à base de grafeno segue diretamente o trabalho que Shah e sua aluna de pós-graduação Alexandra Rutz concluíram no início do ano para desenvolver mais células compatíveis, a base de água, géis para impressão. Conforme relatado em um artigo publicado na edição de janeiro de 2015 da Materiais avançados , A equipe de Shah desenvolveu 30 formulações de bioink para impressão, todos os quais são materiais compatíveis para tecidos e órgãos. Essas tintas podem imprimir estruturas 3-D que poderiam atuar potencialmente como o ponto de partida para órgãos mais complexos.

p "Existem muitos tipos diferentes de tecido, então precisamos de muitos tipos de tintas, "Shah disse." Nós expandimos essa caixa de ferramentas de biomaterial para poder otimizar mais construções de tecido de engenharia mimética usando impressão 3-D ".