Ein 3D-gedrucktes intelligentes Gel ist ein Schritt zu künstlichen Organen, sagt Wissenschaftler

Es stellt sich heraus, dass 3D-Druckobjekte, deren Farbe sich ändern kann, nur der Anfang sind. Neue Forschungen haben gezeigt, dass ein Material seine Form mit der Zeit als Reaktion auf Temperaturänderungen verändern kann, wodurch 3D-gedruckte Objekte in die vierte Dimension gebracht werden.

Laut den Forschern der Rutgers University hinter den Arbeiten ist das aufregende Thema, dass das von ihnen verwendete wasserbasierte Gel nahe an einem toten Klingelton unserer eigenen Organe und Gewebe liegt - es ist sogar etwa 70 Prozent Wasser, genau wie der menschliche Körper. Wie die Wissenschaftler in einem am Dienstag veröffentlichten Artikel erklären Wissenschaftsberichte Das könnte das Hydrogel eines Tages zum idealen Material für den 3D-Druck von Karosserieteilen machen.

"Statische 3D-gedruckte Zellen können unsere Körperfunktionen nicht genau nachahmen, da sich unser Körper ständig in Bewegung befindet", erzählt Howon Lee, Professor bei Rutgers und leitender Autor der Zeitung Inverse.

Das Hydrogel löst dieses Problem mit seiner Fähigkeit, die Form als Reaktion auf Temperaturänderungen zu verändern. In diesem speziellen Fall schrumpften Temperaturen über 90 Grad Fahrenheit, während das Material bei kühleren Temperaturen mehr Wasser aufnahm und sich ausdehnte. Durch Ändern der Temperatur nur bestimmter Abschnitte des Materials ist es möglich, seine Form zu verändern und Bewegung zu erzeugen.

"Die Menschen könnten also diese Methode des 3D-Druckens eines intelligenten Gels mit Zellen oder wachsenden Zellen nach dem Druck verwenden und irgendwie programmieren, wie sie ihre Form verändern, um lebensnotwendige Aktivitäten wie Atmen oder Verdauungsbewegungen nachzuahmen", sagt Lee. "Und dann erleben diese Zellen möglicherweise die gleichen Bedingungen, die sie in unserem Körper erfahren würden."

Wie Lee erklärt, bestimmt die Form eines Objekts seine Funktion und die Möglichkeit, zu steuern, wie sich die Form stark ändert, erhöht die potenzielle Funktion eines Objekts. Er und sein Team haben das Hydrogel nicht erfunden - es ist im Wesentlichen das gleiche Material, das sich in allen Bereichen von Jell-O bis zu Kontaktlinsen zeigt -, aber es wurde eine neuartige 3D-Druckmethode entwickelt, mit der dieses beispiellose Niveau erreicht werden kann Kontrolle, dabei immer noch schnell und skalierbar.

Die Fähigkeit, organisches Tissue mit 3D-Druck zu drucken, hat das Potenzial, die Krise der weltweiten Organknappheit zu lösen. Während Lee zögerte, einen bestimmten Zeitplan festzulegen, in dem die Forschung seines Teams in etwas umgewandelt werden könnte, das für die Transplantation bereit ist, könnte das, was sie geschaffen haben, einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einer Vielzahl künstlicher Organe darstellen. Und das ist nicht die einzige faszinierende mögliche Anwendung.

"Bioprinting ist nur eine Anwendung dieser Methode", sagt Lee. „Es könnte auch in der Soft-Robotik verwendet werden oder Roboter schaffen, die aus vollständig weichem Material bestehen und fast wie ein Krake nachahmen. Warum müssen alle Roboter über all diese starren Verbindungen und Motoren verfügen, wenn es andere lebende Organismen gibt, die mit völlig weichen Körpern viele komplizierte Dinge tun können? “

In der aktuellen Forschung wurden Objekte mit dem Hydrogel geschaffen, deren Größe von der Breite eines Haares bis zu mehreren Millimetern reicht. Dabei wurden Harzschichten, die das Hydrogel und andere Chemikalien enthielten, bedruckt, um es aneinander zu binden und um das Objekt später manipulieren zu können. Es ist nicht ganz bereit, künstliche Organe zu erstellen oder Robotik zu transformieren, aber es ist ein wirklich faszinierender Start.

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