I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) hanno sviluppato inchiostri e materiali a base di alghe per lo sviluppo di forme e modelli colorati 2D e 3D.

L'innovazione si chiama ArtSea Inks and Materials. Il set di inchiostri vividi - pensa a un aggiornamento futuristico rispetto alla confezione da otto pastelli Crayola del passato - è stato sviluppato utilizzando soluzioni di alghe rinforzate con pigmenti che gli conferiscono una finitura brillante. Gli inchiostri e i materiali ArtSea non richiedono calore elevato o materiali plastici carichi di combustibili fossili insostenibili per produrre non tossici, strutture durevoli.

Dalla biorilevazione all'arte e all'istruzione... e oltre

Le radici di ArtSea Inks and Materials sono iniziate con il biorilevamento in mente, in particolare, rilevamento rapido e caratterizzazione delle minacce biologiche, utilizzando una combinazione di punti di forza nella stampa 3D, disegno dei materiali, Ingegneria dei tessuti, e la risposta dell'ospite.

"Abbiamo abbinato questa esperienza al concetto di stampa 3D in modo da poter, Per esempio, sviluppare un nuovo array di tessuti umani stampati in 3D per studiare come i patogeni microbici dannosi possono influenzare il tessuto, " ha detto Anna Arnold, il ricercatore che ha guidato lo sviluppo di ArtSea Inks and Materials. Un esempio di tale agente patogeno è Bacillus anthracis, l'agente eziologico dell'antrace e dell'influenza.

Oltre il biorilevamento, il team ha presto scoperto che gli inchiostri e i materiali ArtSea potevano essere utilizzati per una più ampia gamma di scopi, come creare arte, fornendo modelli per la scienza, tecnologia, uso dell'ingegneria e della matematica, o sviluppare modelli medici stampati in 3D.

"Abbiamo scoperto che è un'innovazione molto versatile che va oltre il biorilevamento, " ha detto Sara Hunt, Responsabile commerciale PNNL. "La tecnologia può essere estesa a società mediche più grandi, scuole, anche i "fai da te" che amano realizzare le proprie creazioni.

Inchiostro e materiali ArtSea, sviluppato utilizzando un programma di finanziamento interno PNNL progettato per promuovere l'innovazione e la creatività, sono stati recentemente presentati in Natura dopo che i risultati sono stati pubblicati sulla rivista ACS Omega .

Alginato e mica:la salsa segreta

Gli inchiostri e i materiali ArtSea sono indicati come "bioink" perché sono fatti di alginato, a basso costo, ampiamente disponibile, e sale sodico atossico estratto da alghe brune. Il materiale forma un gel stabile senza bisogno di calore eccessivo.

Per creare il bioinchiostro, gli scienziati infondono i pigmenti, chiamati coloranti di mica, nell'estratto di alghe, conferendo colori vividi.

La combinazione algale/mica viene sciolta in acqua e quindi combinata con una soluzione di cloruro di calcio. Gli ioni calcio caricati positivamente si fondono con porzioni caricate negativamente di vari filamenti polimerici, formando una "gomma" sintonizzabile viscosa che offre un equilibrio di rigidità e lavorabilità per formare strutture 3D stabili.

La soluzione viene quindi estrusa da un applicatore simile a una siringa per formare colorati, strutture 2D e 3D finemente dettagliate. Elimina la necessità di complesse manutenzioni software o hardware di una stampante 3D.

I bioink possono anche essere formulati in qualsiasi colore, compresi i colori metallici e perlati, così come gli inchiostri glow-in-the-dark. Gli inchiostri e i materiali ArtSea possono essere utilizzati per creare rappresentazioni di materiali e modelli biologici, nonché per incorporare cellule di mammiferi e batteri nel bioinchiostro. I risultati, Per esempio, potrebbe fornire strutture che illuminano la lanterna della regione addominale di una lucciola per studiare il funzionamento interno di quella specie o rappresentare diverse regioni in un cervello umano per lezioni di anatomia nelle lezioni di scienze delle scuole superiori.