Возможно, в последний раз, когда вы думали обо всех возможных применениях 3D-печати, вы не включили «микропловец, который движется с взаимными периодическими изменениями формы тела в неньютоновских жидкостях». Что ж, возможно, вы что-то упустили, потому что команда ученых работает с первоклассными учреждениями, включая Институт интеллектуальных систем Макса Планка, Институт биоинженерии, Федеральную политехническую школу Лозанны (EPFL) и факультет химического машиностроения Израильского института Технион. технологий, и результаты их исследований могут помочь определить будущее биомедицинских устройств.
Если вы похожи на меня, вы не думали об этом возможном применении, потому что понятия не имеете, что такое микропловец и что такое неньютоновские жидкости. На самом деле, не задумываясь об этом какое-то время, я даже не знал, что означает «движение с взаимными изменениями тела». Если вы хотите более подробно разобраться в этих сложных терминах, вы можете найти всю подробную информацию об этом исследовании под названием «Плавание возвратно-поступательным движением при низком числе Рейнольдса» в его оригинальной публикации, Nature Communications.
Самый важный вывод, однако, заключается в том, что это исследование требовало изготовления микроскопической структуры, похожей на «моллюск», которая могла бы двигаться как моллюск в жидких средах, приводимая в действие магнитами на основе редкоземельных элементов и их реакцией. к магнитному полю. Исследование вращалось вокруг «теоремы Гребешка», которая гласит, что для достижения движения при низком числе Рейнольдса в ньютоновских жидкостях пловец должен деформироваться таким образом, который не является инвариантным при обращении времени (спасибо Википедии). Цель ученых состояла в том, чтобы наблюдать и анализировать, как микропловец будет двигаться в более математически сложных, неньютоновских жидкостях, которые составляют большинство жидкостей, важных для биомедицины.
Нас в 3DPI особенно интересует способ изготовления этой модели. Чтобы создать микроплавательную конструкцию, которая удовлетворяла бы требованиям исследования с точки зрения размера, деталей и материалов, ученые обратились к технологии Stratasys PolyJet. Они использовали систему Objet 260 Connex для изготовления 3D-печатной формы. Шарнир для плавательных устройств в форме моллюска должен быть как очень узким (200 мкм), так и очень тонким (60 мкм), чтобы уменьшить силы упругости против магнитной силы, в то время как две оболочки могут быть толщиной до 300 мкм, чтобы избегайте деформации во время их фактического движения.
Негатив для формы с микрогребешком был напечатан с использованием термостойкого материала Stratasys RGD 525 (температура теплового изгиба которого достигает 75°-80°C). Затем форма была заполнена приготовленным раствором PDMS, дегазирована и отверждена, прежде чем к ней были прикреплены два неодимовых микромагнита. Получившийся в результате искусственный моллюск (3D-модель которого вы можете видеть на рис. b изображения ниже), безусловно, не такой замысловатый или удивительный, как последние творения Нери Оксман PolyJet, и, тем не менее, он может стать ключом к новому поколению моллюсков. биомедицинские микроустройства, которые можно использовать для доставки лекарств и движения по очень простой (так сказать) схеме.