Инженеры пытаются подражать искусству биологических тканей с помощью вокселей в 3D-печати

Команда инженеров разработала свою технику биопечати, цифровую сборку сферических частиц биочернил (DASP). Используя специализированный 3D-принтер, команда выдавливает и помещает капли биочернил в поддерживающую матрицу, жидкую ванну, которая удерживает капли в трёхмерном пространстве. Капли набухают, вступают в контакт с соседними, а затем затвердевают, образуя трёхмерную решётчатую структуру. С комбинациями капель, изготовленных из различных материалов или инкапсулированных с различными компонентами, DASP демонстрирует большое количество возможностей для проектирования и создания функциональных тканевых конструкций.

В своей последней статье Лихэн Цай, доцент кафедры материаловедения и инженерии, и Цзиньчан Чжу, студент Лаборатории мягкой биоматерии, объясняют механизм манипулирования вязкоупругой каплей в так называемой поддерживающей матрице предела текучести: поддерживающая матрица ведёт себя как куча песка, которая похожа на твёрдое тело, когда её не трогают, но течёт, как жидкость под напряжением. Одной из уникальных особенностей всего этого процесса печати является то, что и капли биочернил, и поддерживающая матрица являются водными; практически отсутствует напряжение на границах между каплями и окружающей средой. Биочернила очень вязкие, как мед, но эластичны при быстрой деформации.

Эксперименты Цая и Чжу показывают, что печать капель с хорошей точностью требует относительно большого отношения диаметра капли к диаметру сопла и подходящего ускорения сопла до десяти метров в секунду.