ETH Zurigo: inchiostro di supporto universale per stampanti 3D
I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno prodotto un gel di fibre di cellulosa e nanoparticelle biodegradabili che si liquefa quando viene premuto attraverso l’ugello di spruzzo di una stampante 3D. Dopo la stampa, il gel torna alla sua forma originale. La struttura ha dichiarato in un comunicato stampa che questa invenzione apre la strada a impianti personalizzati.
La scienza dei materiali si sta concentrando sempre più su biomateriali di precisione per personalizzare i trattamenti per i singoli pazienti. La ricerca è ancora all’inizio, ma come spiega Mark Tibbitt, professore di ingegneria macromolecolare presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e di processo dell’ETH di Zurigo, si stanno compiendo grandi progressi.
Finora, il campo di ricerca per i biomateriali di precisione ha risentito del fatto che un nuovo inchiostro doveva essere sviluppato per la stampante 3D per ogni applicazione. Ciò significava che lo stesso materiale non poteva essere utilizzato per diverse applicazioni. Tibbitt e il suo team hanno ora inventato un inchiostro universale per tutti gli usi per semplificare lo sviluppo di nuove applicazioni.
I ricercatori hanno confrontato il lavoro con la stampante 3D con il problema del dentifricio. Il dentifricio non deve essere troppo viscoso, altrimenti il contenuto del tubo non può essere spinto attraverso l’apertura. Allo stesso tempo, il contenuto non deve essere troppo liquido perché gocciolerebbe dallo spazzolino da denti. Anche con la stampa 3D, devi essere in grado di liquefare l’inchiostro del supporto e quindi lasciarlo solidificare in modo che la struttura stampata non fuoriesca immediatamente.
Inchiostro per tutti gli usi
Il team di ricerca ha sviluppato un inchiostro per tutti gli usi che ha soddisfatto questi requisiti. Il materiale è costituito da fibre di cellulosa disciolte in acqua, combinate con nanoparticelle polimeriche biodegradabili. Le fibre aderiscono alle particelle senza pressione esterna. Ciò crea una rete effimera, che si dissolve a causa delle elevate forze di taglio nell’ugello di pressione, ma si forma rapidamente dopo essere passata attraverso l’apertura stretta.
Durante i test, gli scienziati hanno miscelato l’inchiostro vettore con vari polimeri (ad es. Con acido ialuronico, gelatina, collagene o fibrinogeno). Questi cosiddetti polimeri secondari non hanno modificato il comportamento del flusso attraverso la testa dell’ugello di pressione, ma hanno permesso ai ricercatori di consolidare la rete effimera nella struttura stampata in una seconda fase successiva.
È stato anche testato il comportamento delle cellule viventi nell’inchiostro vettore. È stato scoperto che lo stesso numero di cellule sopravvive nell’inchiostro all’esterno. Dal fatto che le sostanze idrofobe possono essere introdotte nelle nanoparticelle – e le sostanze idrofile possono essere aggiunte alla fase acquosa con le fibre di cellulosa – il team dimostra che il loro inchiostro è adatto anche allo sviluppo di nuovi tipi di sistemi di rilascio di farmaci.