Gli ingegneri dell'Università del Maryland (UMD) hanno creato una nuova tecnica di nanostampa 3D multimateriale che è stata presentata sulla copertina interna del numero del 21 luglio di Lab on a Chip.

La nuova tecnica del team, in grado di stampare minuscole strutture multimateriali una frazione delle dimensioni di un capello umano, offre ai ricercatori una più economico, e mezzi più accurati per stampare in 3D queste strutture altamente complesse perché il processo utilizza un processo di stampaggio molto semplice che è ampiamente utilizzato nella maggior parte dei laboratori di microfluidica.

Per dimostrare il loro nuovo approccio, i ricercatori hanno nanostampato in 3D una varietà di componenti multi-materiale, inclusa una struttura di DNA a cinque materiali, un "micro-violoncello" multimateriale, " e un logo micro UMD in quattro materiali.

"Fornendo ai ricercatori un modo accessibile per i sistemi multi-materiale di nanostampa 3D che non solo è molto più veloce, ma anche più precisi dei metodi convenzionali, questo lavoro apre le porte ad applicazioni emergenti che richiedono microstrutture con più materiali, e a sua volta, molteplici funzioni, "ha detto Ryan Sochol, un assistente professore in ingegneria meccanica e bioingegneria presso la A. James Clark School of Engineering di UMD.

In un'applicazione di questo nuovo approccio, Il laboratorio Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM) di Sochol sta lavorando con la Food and Drug Administration per applicare questa strategia a parti di nanostampa 3D dell'occhio umano che includono un'anatomia complessa con proprietà ottiche variabili.

Andrew Lamont, autore principale dello studio e un dottorato di ricerca. studente in bioingegneria presso UMD, ha presentato i primi risultati della ricerca del team alla conferenza internazionale sui sistemi micro elettromeccanici (MEMS) a Seoul, Corea lo scorso gennaio, dove il lavoro è stato selezionato per l'Outstanding Paper Award della conferenza.

Nell'ultimo decennio, gli scienziati hanno faticato a realizzare strutture di nanostampa 3D con più di un materiale, poiché le tecniche convenzionali sono limitate in termini di tempo, costo, lavoro, e risoluzione multimateriale. Sebbene le tecnologie di stampa 3D siano notevolmente avanzate negli ultimi anni, la stampa su scale molto piccole rimane difficile.

"Sfortunatamente, le sfide precedenti hanno portato solo a una manciata di progressi basati sulla nanostampa 3D multimateriale, con la stragrande maggioranza che include solo due materiali, " disse Lamont, che ha sviluppato l'approccio come parte della sua ricerca di dottorato. "Ma con la nostra strategia, i ricercatori possono facilmente sistemi di nanostampa 3D con un numero elevato di materiali integrati a velocità e dimensioni non possibili con i metodi convenzionali".

Il team della Clark School ha depositato due brevetti provvisori statunitensi per la loro strategia, che si basa su un processo chiamato "scrittura laser diretta in situ" e sul lavoro pubblicato all'inizio di quest'anno. Le strutture multimateriale sono nanostampate in 3D direttamente all'interno di microcanali, con materiali liquidi distinti caricati nel canale uno alla volta per la stampa specifica del materiale. Una volta terminato il processo di stampa, la custodia del microcanale può essere rimossa, lasciando dietro di sé strutture 3D multi-materiale completamente integrate in una frazione del tempo, ma con una precisione migliore rispetto allo stato dell'arte.

"Questa nuova capacità di sistemi di nanostampa 3D comprendenti materiali con sostanze chimiche target, biologico, elettrico, ottico, e/o proprietà meccaniche, "Sochol ha detto, "offre un percorso promettente per innovazioni in aree tra cui la consegna di farmaci, ottica avanzata, meta-materiali, e microrobotica".