Araştırmacılar biyolojik dokuları taklit eden 3D yazdırılabilir materyal geliştiriyor
Biyolojik dokular, belirli işlevleri için mükemmel bir şekilde optimize edilmek üzere binlerce yıl boyunca gelişti. Örnek olarak kıkırdak alın. Eklemleri yastıklayacak kadar yumuşak, ancak sıkıştırmaya direnecek ve vücudumuzun önemli yük taşımasına dayanacak kadar güçlü, uyumlu, elastik bir doku, koşma, zıplama ve günlük aşınma ve yıpranma için anahtar.
Biyolojik dokuların özelliklerine ve davranışlarına gerçekten uyan sentetik ikameler yaratmak kolay olmadı. Fakat Colorado Üniversitesi Denver makine mühendisi Chris Yakacki liderliğindeki bilim adamları, kıkırdak ve diğer biyolojik dokuları taklit edebilen cihazlar oluşturmak için sıvı kristal elastomerler (LCE’ler) kullanarak karmaşık, gözenekli bir kafes yapısını 3D olarak basan ilk kişilerdir.
bu Ulusal Bilim Vakfı– finanse edilen ekip bulgularını dergide bildirdi Gelişmiş Malzemeler.
Yakacki, 2012 yılında LCE’lerle çalışmaya başladı. Yumuşak, çok işlevli malzemeler, esneklikleri ve yüksek enerjiyi dağıtma konusundaki olağanüstü yetenekleriyle bilinir.
Yakacki, “Telefonunuzun ekranında onlara baktığınız için herkes sıvı kristalleri duymuştur” diyor. “Ve muhtemelen sıvı kristal polimerleri duymuşsunuzdur çünkü Kevlar tam olarak budur. Bizim görevimiz, onları amortisör olarak kullanmak için elastomerler gibi yumuşak polimerlere dönüştürmekti. İşte o zaman karmaşıklık katmanlarından aşağı inersiniz.”
Çalışma için Yakacki, dijital ışık işleme adı verilen bir 3D baskı sürecini araştırdı. Ekibi, ultraviyole ışıkla vurulduğunda birbirini takip eden ince fotopolimer katmanlarında yeni bağlar oluşturan bal benzeri bir sıvı kristal reçine geliştirdi. Nihai kürlenmiş reçine, yumuşak, güçlü ve uyumlu bir elastomer oluşturdu. Kafes yapılarda basıldığında – petek benzeri desen seviyeleri – kıkırdağı taklit etmeye başladı.
Gelecekte, yapıların şok emici futbol kaskı köpüğü veya ayak parmakları için küçük biyomedikal implantlar gibi çeşitli uygulamaları olacaktır. Yakacki en çok omurgadaki olasılıkları konusunda heyecanlı.
NSF’nin Mühendislik Müdürlüğü’nde program direktörü olan Andy Wells, “NSF, bu çalışmayı, eğitim ve araştırmayı entegre etmede ömür boyu liderlik için sağlam bir temel oluşturmayı amaçlayan Fakülte Erken Kariyer Geliştirme Programı veya CAREER ödülü ile destekledi” diyor. “Bu araştırmacı, enerji emici LCE yapılarının nasıl üretileceğini öğrendi, temel ve çeviri araştırmalarına katılan öğrencileri destekledi ve bu bilgiyi toplumda daha geniş bir etki için uyguluyor.”