ЗD-печать приобретает все большую популярность, и все чаще люди задумываются о возможности создания на 3D-принтере биосовместимых тканей, которые можно пересадить человеку взамен донорских тканей. Основная проблема, что 3D-принтеры печатают послойно трехмерные твердые структуры, а для создания стенок кровеносных сосудов или мышц необходимо обеспечить четвертое измерение: возможность сокращения напечатанной биоткани под действием электрических стимулов.
Команда ученых из Уханьского университета и Университета Пердью опубликовали доклад, в котором продемонстрировала новый подход к 3D-нанопечати. Применение нового метода обеспечивает точные пространственные траектории записи, мгновенную регулировку ширины и концентрации линий. Скорость печати увеличена боле чем в 100 раз по сравнению с послойными методами.
Для начала исследователи разработали чернила на основе гидрогеля в качестве фотопереключателя, который может быть активирован при записи фемтосекундным лазером. Эти чернила на основе гидрогеля для печати обладают высокой биосовместимостью, эластичностью и гибкостью, что расширяет многие области применения для печати наноструктур в свободном пространстве в биомедицине.
Во время печати исследователи могут контролировать активацию и затвердевание свободных радикалов с помощью мгновенно настраиваемых параметров лазера. Технология лазерной свободной записи отличается способностью непрерывно регулировать ширину линии отверждения с чрезвычайно гладкими краями линии при непрерывной регулировке мощности лазера и скорости сканирования. Ширина линии плавно варьируется от десятков до сотен нанометров, а концентрацию химических веществ можно контролировать с помощью мощности лазера и скорости сканирования, даже если диаметр луча одинаков. Благодаря настраиваемым механическим свойствам можно одновременно печатать детали с различными механическими свойствами.
Эта технология позволила ученым печатать ткани мышц живота и сухожилий, состоящих из многих слоев и пучков волокон, которые трудно напечатать традиционными методами 3D-печати. И, как показали эксперименты, структура двойной спирали ДНК может быть напечатана быстро и напрямую, без какой-либо поддерживающей структуры, с основой нуклеиновой кислоты и структурой укладки оснований 500 нм.