I Microswimmer o micronuotatori stampati in 3d

Un Esperimento Di Microswimmer Porta A Un Minuscolo # 3DBenchy

I ricercatori dell’Università di Leida sono stati dei micro nuotatori di stampa 3D e stanno testando tutte le opzioni.

Se non hai familiarità con il termine “microswimmers”, come lo ero io, la definizione è in realtà abbastanza semplice: è una forma geometrica che può muoversi da sola in un fluido. La definizione di Wikizionario è:

“Un dispositivo molto piccolo che si spinge da solo senza attrito mediante la fresatura di superfici.”

Esistono molteplici applicazioni per i micro nuotatori, principalmente nel segmento sanitario. In particolare, questi minuscoli dispositivi possono essere utilizzati per trasportare farmaci in un’area mirata del corpo “nuotando” fino al bersaglio.

La cosa più affascinante di loro è che non hanno parti in movimento e di solito sono alimentati esternamente attraverso l’applicazione di vibrazioni acustiche, campi elettromagnetici o anche azioni chimiche. Quindi sono ideali per l’uso in un organismo vivente con un sistema arterioso.

Come potresti sospettare, è un po ‘complicato produrre questi oggetti, poiché sono incredibilmente piccoli. Come tale risulta che la maggior parte dei microswimmers sviluppati finora sono essenzialmente sfere, ma potrebbero esserci microswimmers molto più efficaci se fosse possibile produrre progetti più complessi.

Litografia a due fotoni
I ricercatori di questo progetto hanno deciso di utilizzare la litografia a due fotoni, una forma di stampa 3D microscopica, nel tentativo di produrre questi piccoli oggetti in forme molto più complesse.

La litografia a due fotoni utilizza un processo in cui un volume di resina viene illuminato brevemente da più direzioni in un modo che consente a un punto focale nello spazio 3D di ricevere più fotoni rispetto all’area circostante, da qui il termine “due fotoni”. Quando l’energia ricevuta in un punto è sufficiente, la resina si solidifica. Spostando questo punto focale nello spazio 3D della resina, è possibile formare un oggetto.

Il problema qui è che la dimensione del punto focale è incredibilmente piccola perché viene effettivamente fornita con un microscopio elettronico a scansione che funziona al contrario. Ciò consente al processo a due fotoni di stampare con successo oggetti molto piccoli.

Così i ricercatori hanno avuto la loro piattaforma per produrre una serie di progetti che sarebbero stati testati per l’efficacia del nuoto.

“Stabiliamo la flessibilità della stampa 3D mediante polimerizzazione a due fotoni per produrre particelle più piccole di 10 micron con un alto grado di complessità della forma. Dimostriamo inoltre che la stampa 3D consente il controllo sulla posizione del sito attivo orientando le particelle in direzioni diverse durante la stampa. Verifichiamo che le particelle si comportano in modo colloidale immaginando il loro movimento negli stati passivo e attivo e studiando il loro spostamento quadrato medio. Inoltre, scopriamo che le particelle mostrano un comportamento dipendente dalla forma, dimostrando così il potenziale del nostro metodo per lanciare un’ampia gamma di studi approfonditi sul movimento e sul comportamento attivi dipendenti dalla forma “.

Una variazione interessante sul loro processo di stampa 3D ha coinvolto il rivestimento delle stampe:

“Dopo l’essiccazione, le strutture sono state rivestite con uno strato di 5 nm cataliticamente attivo di Pt / Pd (80: 20) utilizzando uno sputter-coater Cressington 208HR. Il campione è stato ruotato durante la deposizione per migliorare l’omogeneità dello strato risultante. Dopo il rivestimento a spruzzo, il Pt / Pd in ​​eccesso è stato rimosso dal substrato con un batuffolo di cotone senza disturbare le strutture stampate. “

I rivestimenti possono offrire una varietà di funzioni, inclusa la protezione del corpo vivente da materiali in resina tossica o fornire un mezzo per la propulsione attraverso il magnetismo, per esempio.

I ricercatori hanno prodotto una varietà di forme sperimentali per determinare la fattibilità del loro utilizzo come microswimmers e per qualche motivo hanno incluso il famoso design # 3DBenchy nel loro set di geometrie. Sebbene Benchy sia comunemente usato come benchmark 3D nella stampa 3D su larga scala, è sorprendente vederlo utilizzato anche in questo esperimento. Può darsi che questa particolare Benchy sia la più piccola mai prodotta.

Tuttavia, ho il forte sospetto che le sue prestazioni di microswimming fossero leggermente inferiori rispetto agli altri candidati sperimentali.

Alla fine, i ricercatori sembrano essere riusciti:

“I nostri risultati dimostrano che la microstampa 3D supera i limiti attuali nella fabbricazione di micro-nuotatori attivi con forme complesse e posizione controllata delle patch. Apre la porta allo studio e alla quantificazione del movimento dipendente dalla forma dei micro-nuotatori attivi, delle loro interazioni e del comportamento collettivo, ma anche della navigazione in ambienti complessi che si basano sull’allineamento attraverso coppie indotte dalla forma “.

Questo potrebbe essere uno sviluppo molto significativo, poiché l’uso di microswimmers potrebbe offrire modi drammatici per migliorare le terapie mediche.

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