Sistema di stampa 3D adattivo per raccogliere e posizionare insetti e altri organismi
Tecnologia innovativa accelera la crioconservazione, la cibernetica e la bioimaging
Un gruppo di ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities ha sviluppato un sistema di stampa 3D adattivo, unico nel suo genere, in grado di identificare la posizione di organismi distribuiti in modo casuale e spostarli in modo sicuro verso posizioni specifiche per l’assemblaggio. Questa tecnologia autonoma promette di far risparmiare tempo e denaro ai ricercatori nei campi della bioimaging, della cibernetica, della crioconservazione e nella creazione di dispositivi che integrano organismi viventi.
Il lavoro di ricerca è stato pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Science, e i ricercatori hanno già depositato un brevetto per questa tecnologia.
Sistema avanzato di tracciamento e posizionamento
Il sistema è in grado di tracciare, raccogliere e posizionare con precisione insetti e altri organismi, indipendentemente dal fatto che siano fermi, in movimento o contenuti in gocce. Il metodo di “pick-and-place” (raccogli e posiziona), guidato da dati visivi e spaziali in tempo reale, si adatta e garantisce un posizionamento preciso degli organismi.
Guebum Han, ex ricercatore post-dottorato in ingegneria meccanica all’Università del Minnesota e primo autore dello studio, ha spiegato: “La stampante agisce come farebbe un essere umano: le mani sono rappresentate dalla stampante, gli occhi dal sistema di visione della macchina e il cervello dal computer. La stampante può adattarsi in tempo reale a organismi mobili o fermi e assemblarli in una determinata configurazione.”
Tradizionalmente, questo processo veniva eseguito manualmente e richiedeva un addestramento intensivo, portando spesso a risultati incoerenti nelle applicazioni basate su organismi. Con questo nuovo sistema, il tempo richiesto si riduce e i risultati diventano più uniformi.
Applicazioni e potenziali futuri
Questa tecnologia potrebbe aumentare il numero di organismi processati per la crioconservazione, separare organismi vivi da quelli morti, posizionare organismi su superfici curve e integrarli con materiali e dispositivi in forme personalizzabili. Inoltre, potrebbe gettare le basi per la creazione di strutture complesse di organismi, come le gerarchie di superorganismi, che si trovano in colonie di insetti come formiche e api. Questo progresso potrebbe anche portare a innovazioni nella biomanifattura autonoma, rendendo possibile valutare e assemblare organismi in modo automatico.
Ad esempio, il sistema è stato utilizzato per migliorare i metodi di crioconservazione per embrioni di pesce zebra, un processo che in precedenza veniva eseguito manualmente. Con questa nuova tecnologia, i ricercatori sono riusciti a completare il processo 12 volte più velocemente rispetto al metodo manuale. Un altro esempio dimostra come la strategia adattiva del sistema sia riuscita a tracciare, raccogliere e posizionare coleotteri in movimento casuale, integrandoli con dispositivi funzionali.
In futuro, i ricercatori sperano di continuare a sviluppare questa tecnologia e di combinarla con la robotica per renderla portatile, facilitando la ricerca sul campo. Ciò permetterebbe ai ricercatori di raccogliere organismi o campioni in aree normalmente inaccessibili.
Collaborazioni e finanziamenti
Oltre a Guebum Han, il team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università del Minnesota includeva gli assistenti di ricerca Kieran Smith e Daniel Wai Hou Ng, l’Assistente Professore JiYong Lee, i Professori John Bischof e Michael McAlpine, e gli ex ricercatori post-dottorato Kanav Khosla e Xia Ouyang. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con l’Engineering Research Center (ERC) for Advanced Technologies for the Preservation of Biological Systems (ATP-Bio).
Questo progetto è stato finanziato dalla National Science Foundation, dal National Institutes of Health e da Regenerative Medicine Minnesota.
Per leggere l’intero articolo di ricerca intitolato “3D Printed Organisms Enabled by Aspiration-Assisted Adaptive Strategies”, è possibile visitare il sito web di Advanced Science.
