Трехмерная печать
"живыми" чернилами позволит создавать уникальные биохимические
"фабрики"
7 декабря 2017
Исследователи из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich) разработали новый тип "чернил" для процесса трехмерной печати. Ключевым активным компонентом этих чернил являются живые бактерии и микроорганизмы, вид которых определяет функциональные особенности печатаемой биохимической "фабрики". К примеру, в одном из типов таких "живых" чернил присутствуют бактерии Pseudomonas putida, которые расщепляют фенолы, и бактерии Acetobacter xylinum, которые вырабатывают чрезвычайно чистую наноцеллюлозу, материал, удерживающий влагу и имеющий болеутоляющие свойства, что делает его идеальным вариантом для обработки ожогов. "Живые" чернила Flink (functional living ink), состоят из вязкого биологически совместимого геля, изготовленного на основе длинных молекул сахаридов, кварца и гиалуроновой кислоты. Помимо этого, в состав чернил Flink входят и некоторые другие вещества, которые являются питательной средой для живущих в них бактерий.
Очень важную роль играет консистенция чернил Flink, напечатанные из них вещи должны сохранять свою форму, оставляя, при этом, некоторую свободу передвижений заключенным в них бактериям. "Чернила должны быть вязкими, словно зубная паста, а их консистенция должна соответствовать консистенции высококачественного крема для рук. Только при соблюдении всех этих условий бактерии в этих чернилах будут способны выполнить возложенную на них задачу" - рассказывает Мануэль Шаффнер (Manuel Schaffner), ведущий исследователь.
Структуры, напечатанные при помощи чернил Flink, могут быть самыми простыми, к примеру, решетками. При этом, бактерии могут быть сосредоточены только в заданной части печатаемой структуры, что достигается путем изменения состава черни прямо в процессе печати. За единственный проход трехмерный принтер может использовать несколько разных типов чернил, содержащие разные виды бактерий. И в результате этого разные части напечатанных объектов могут обладать разными свойствами и оказываемым действием.
Разнообразие вариантов применения чернил Flink ограничивается только количеством видов бактерий, которые можно использовать в их составе. В качестве примера можно привести насадку на кран, бактерии внутри которой будут удалять вредные вещества из питьевой воды, или большие фильтры, производящие очистку воды от разлитой в нее нефти.
Однако, практическому применению "живых" чернил Flink еще будет препятствовать некоторое время ряд серьезных проблем. Процесс трехмерной печати этими чернилами достаточно медленный и исследователи пока не видят подходящих решений для его ускорения и масштабирования. Более того, ученые еще не знают, сколь долго смогут выживать бактерии, находящиеся внутри изделий, изготовленных при помощи трехмерной печати. "Однако, учитывая крайне малые потребности бактерий в питательных веществах, мы смеем предположить, что бактерии будут оставаться живыми в течение очень долгого времени. Этого времени будет вполне достаточно для изготовления изделий из чернил Flink и доставки этих изделий к месту их непосредственного использования" - пишут исследователи.