Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) desenvolveram um novo método de géis de impressão 3D e outros materiais macios. Publicado em um novo jornal, tem o potencial de criar estruturas complexas com precisão em escala nanométrica. Como muitos géis são compatíveis com células vivas, o novo método pode impulsionar a produção de pequenos dispositivos médicos macios, como sistemas de distribuição de drogas ou eletrodos flexíveis que podem ser inseridos no corpo humano.

Uma impressora 3-D padrão cria estruturas sólidas criando folhas de material - normalmente plástico ou borracha - e construindo-as camada por camada, como uma lasanha, até que todo o objeto seja criado.

Usar uma impressora 3D para fabricar um objeto feito de gel é um "processo de cozimento um pouco mais delicado, "disse o pesquisador do NIST Andrei Kolmakov. No método padrão, a câmara da impressora 3-D é preenchida com uma sopa de polímeros de cadeia longa - longos grupos de moléculas ligadas entre si - dissolvidos em água. Em seguida, "especiarias" são adicionadas - moléculas especiais que são sensíveis à luz. Quando a luz da impressora 3D ativa essas moléculas especiais, eles costuram as cadeias de polímeros para que formem uma estrutura fofa semelhante a uma teia. Este andaime, ainda rodeado por água líquida, é o gel.

Tipicamente, As impressoras de gel 3-D modernas usam luz ultravioleta ou laser visível para iniciar a formação do andaime de gel. Contudo, Kolmakov e seus colegas concentraram sua atenção em uma técnica de impressão 3D diferente para fabricar géis, usando feixes de elétrons ou raios-X. Como esses tipos de radiação têm uma energia mais alta, ou comprimento de onda mais curto, do que a luz ultravioleta e visível, esses feixes podem ser mais focados e, portanto, produzem géis com detalhes estruturais mais finos. Esse detalhe é exatamente o que é necessário para a engenharia de tecidos e muitas outras aplicações médicas e biológicas. Os elétrons e os raios X oferecem uma segunda vantagem:eles não requerem um conjunto especial de moléculas para iniciar a formação dos géis.

Mas no momento, as fontes disso fortemente focadas, radiação de comprimento de onda curto - microscópios eletrônicos de varredura e microscópios de raios-X - só pode operar no vácuo. Isso é um problema porque, no vácuo, o líquido em cada câmara evapora em vez de formar um gel.

Kolmakov e seus colegas do NIST e da Elettra Sincrotrone Trieste, Na Itália, resolveu o problema e demonstrou a impressão de gel 3-D em líquidos, colocando uma barreira ultrafina - uma folha fina de nitreto de silício - entre o vácuo e a câmara de líquido. A lâmina fina protege o líquido contra a evaporação (como faria normalmente no vácuo), mas permite que os raios X e os elétrons penetrem no líquido. O método permitiu à equipe usar a abordagem de impressão 3D para criar géis com estruturas tão pequenas quanto 100 nanômetros (nm) - cerca de 1, 000 vezes mais fino que um cabelo humano. Refinando seu método, os pesquisadores esperam imprimir estruturas nos géis tão pequenas quanto 50 nm, do tamanho de um pequeno vírus.

Algumas estruturas futuras feitas com esta abordagem podem incluir eletrodos injetáveis ​​flexíveis para monitorar a atividade cerebral, biossensores para detecção de vírus, micro-robôs soft, e estruturas que podem emular e interagir com células vivas e fornecer um meio para seu crescimento.

"Estamos trazendo novas ferramentas - feixes de elétrons e raios-X operando em líquidos - para a impressão 3-D de materiais macios, "disse Kolmakov. Ele e seus colaboradores descreveram seu trabalho em um artigo publicado online em 16 de setembro em ACS Nano .

Esta história foi republicada por cortesia do NIST. Leia a história original aqui.