p Pesquisadores do Centro de Pesquisa em Ciência Avançada do Centro de Pós-Graduação, CUNY (CUNY ASRC) e a Northwestern University criaram uma impressora 4-D capaz de construir superfícies padronizadas que recriam a complexidade das superfícies das células. A tecnologia, detalhado em um artigo recém-publicado em Nature Communications , permite que os cientistas combinem a química orgânica, ciência de superfície, e nanolitografia para construir superfícies nanopadronizadas precisamente projetadas que são decoradas com delicadas moléculas orgânicas ou biológicas. As superfícies terão uma grande variedade de usos, inclusive na pesquisa de drogas, desenvolvimento de biossensores, e ótica avançada. Mais importante, esta tecnologia pode criar superfícies com diferentes materiais, e esses materiais podem ser padronizados em toda a superfície sem o uso de fotomáscaras caras ou processos tediosos de sala limpa. p "Muitas vezes me perguntam se usei este instrumento para imprimir um produto químico específico ou preparar um sistema específico, "disse o investigador principal do estudo, Adam Braunschweig, um membro do corpo docente da Iniciativa de Nanociência CUNY ASRC e dos Departamentos de Química do The Graduate Center e Hunter College. "Minha resposta é que criamos uma nova ferramenta para realizar química orgânica em superfícies, e seu uso e aplicação são limitados apenas pela imaginação do usuário e seu conhecimento de química orgânica. "

p O método de impressão, chamado Polymer Brush Hypersurface Photolithography, combina microfluídica, fotoquímica orgânica, e nanolitografia avançada para criar uma impressora sem máscara capaz de preparar matrizes multiplexadas de matéria orgânica e biológica delicada. O novo sistema supera uma série de limitações presentes em outras técnicas de impressão de biomateriais, permitindo aos pesquisadores criar objetos 4-D com matéria precisamente estruturada e composição química sob medida em cada voxel - uma capacidade que os autores chamam de "litografia de hipersuperfície".

p "Os pesquisadores têm trabalhado no sentido de usar técnicas litográficas para padronizar superfícies com biomoléculas, mas até agora não desenvolvemos um sistema sofisticado o suficiente para construir algo tão complicado como a superfície de uma célula, "disse Daniel Valles, um Centro de Pós-Graduação, Estudante de doutorado da CUNY no laboratório de Braunschweig. "Pretendemos usar este sistema para montar células sintéticas que permitem aos pesquisadores replicar e compreender as interações que ocorrem nas células vivas, que levará ao rápido desenvolvimento de medicamentos e outras tecnologias bioinspiradas. "

p Como prova de conceito, os pesquisadores imprimiram padrões de pincel de polímero usando doses precisas de luz para controlar a altura do polímero em cada pixel. Conforme ilustrado pela imagem da Lady Liberty, a coordenação entre os microfluídicos e a fonte de luz controla a composição química em cada pixel.

p "A química do polímero fornece um conjunto poderoso de ferramentas, e as inovações na química de polímeros foram os principais impulsionadores da tecnologia ao longo do século passado, "disse o co-autor do jornal Nathan Gianneschi, quem é o professor de química Jacob &Rosaline Cohn, Ciência e Engenharia de Materiais, e Engenharia Biomédica na Northwestern University. “Este trabalho estende esta inovação às interfaces onde estruturas arbitrárias podem ser feitas de uma forma altamente controlada, e de uma forma que nos permite caracterizar o que fizemos e generalizá-lo para outros polímeros. "

p "Este artigo é uma demonstração de força total do que pode ser feito com ferramentas de litografia massivamente paralelas, "disse Chad Mirkin, George B. Rathmann, Professor de Química e diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia do Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern University, que não é co-autor do estudo. "Os co-autores criaram um poderoso conjunto de recursos que deve ser amplamente utilizado em toda a química, ciência material, e comunidades biológicas. "

p Os pesquisadores planejam continuar o desenvolvimento desta nova plataforma de impressão para aumentar a velocidade do sistema, reduzir as dimensões dos pixels, e desenvolver novos produtos químicos para aumentar o escopo de materiais que podem ser padronizados. Atualmente, eles estão usando os padrões criados por esta plataforma para entender as interações sutis que ditam o reconhecimento em sistemas biológicos.