Тему 3D печати довольно давно называют революционной, прорывной. О возможностях такой печати говорили и на Форуме «Открытые инновации» в этом и прошлом годах. И сейчас MIT Technology Review в список 10 наиболее прорывных технологий внес 3D печать в микромасштабе.

Чернила, созданные из различных материалов, в случае правильного сочетания позволят расширить возможности 3D печати в медицинской сфере. Речь не о каких-то обложках для вашего любимого айфона, не о напечатанной одежде, а о спасении жизней людей, в том числе благодаря тестированию препаратов.

Стоит сразу сказать о печати биологических тканей с кровеносными сосудами — а именно кровеносные сосуды до настоящего момента являются «узким» местом, не позволяющим достаточно широко применять протезы органов. Создание биологических материалов с желаемыми функциями приведет к тому, что мы сможем имплантировать пациенту свеженапечатанный орган, а не ждать, пока потенциальному донору снесет голову в автокатастрофе.

Эта разноцветная решетка, сделанная в лаборатории Дженнифер Льюис из Гарвардского университета, наглядно показывает возможности печати несколькими материалами.

Несмотря на все те волнения и ожидания от объемной печати, бесконечные обсуждения и планы — возможности технологии до сих пор крайне ограничены. Об этом очень грамотно написали в этом хабрапосте: проблема в размерности, советую заглянуть и почитать подробнее. В данный момент принтеры могут печатать сложные формы, но чаще всего из пластика или из нескольких видов металлических сплавов. Но что будет если станет возможным использовать различные материалы, от живых клеток до полупроводников, чтобы принтер мог смешивать такие чернила с высочайшей точностью?

Этой проблемой занимается Дженнифер Льюис из Гарвардского университета. Она печатает объекты сложной формы, добавляя к ним материалы полезные для механических свойств объекта, его электропроводимости или оптических характеристик. Это позволит технологии перейти на новый уровень: уровень создания объектов, способных реагировать на окружающую среду.

Для демонстрации использовали четыре вида полимерных чернил разных цветов. Разноцветные чернила помещены в стандартные печатающие головки

Последовательно и точно машина создала красочную решетку. Было использовано специальное программное обеспечение.

Как вы, наверное, помните, в Принстоне было напечатано бионическое ухо, а в Кембридже — клетки сетчатки для операции на глазу. Но лаборатория Льюис на данный момент превзошла всех.

В прошлом году Льюис со студентами напечатали микроскопические электроды и другие компоненты для миниатюрной литиево-ионной батареи. Еще одним проектом были датчики на пластиковой подложке, способные обнаружить сотрясение мозга спортсмена.

А совсем недавно они напечатали биологическую ткань с вплетенной в ней сложной сетью кровеносных сосудов. Для этого чернила были сделаны из различных типов клеток и материалов, которые образуют поддерживающие их матрицу. Зачем? Для более эффективного тестирования препаратов на живой ткани или, возможно, для создания искусственных органов для человека.

Чернила из наночастиц серебра используются для печати электродов меньше нескольких микрометров. Процесс управляется специальным программным обеспечением.

Слева — Дженнифер Льюис. Справа — перчатки с датчиком деформаций, созданые с помощью «впечатывания» электроники в эластомер.

Секрет Льюис состоит в том, что все чернила могут быть использованы в течение технологического процесса. Хоть чернила и состоят из разных материалов, все они могут быть использованы при комнатной температуре. Стоит также сказать о том, что при работе с разными материалами возникают проблемы: например, клетки слишком тонкие и могут быть разрушены на выходе из сопла. Поэтому нужно продумать, как еще их «выдавить» в нужное место. Работа продолжается.