3D tisk přesných kapek a tvarů pomocí zvuku otevírá nové možností při výrobě léčiv

Vědci z Harvardu představili nový systém tisku, který místo tiskové hlavy, která by vypouštěla kapky a daný materiál na konkrétní místo, používá zvuk. Díky zvukovým vlnám lze přesně zaměřit, kde má kapka být, jak má být velká, lze ovlivnit její tvar a stavět větší struktury.

Tisk pomocí kapek není žádnou novinkou – je součástí běžných tiskáren na inkoust. Ve všech případech je to ale tisková hlava, která kapku vypustí na přesně zaměřené místo. Problém je, že tuto techniku lze použít pouze pro materiál, který má přibližně desetkrát větší viskozitu než voda. A právě tisk s využitím zvukových vln toto omezení obchází.

Viskozita není problém

Vědci se snažili vytvořit technologii tak, aby nebylo nutné omezení viskozity řešit vůbec. Existují totiž různá bioléčiva, která mají viskozitu i stokrát větší než má voda, stejně tak nové typy biopolymerů na bázi cukru, jež dosahují 25 000× viskozity oproti vodě.

Viskozita zároveň není stabilní vlastnost a mění se dle teploty a rozložení, takže klasická inkoustová výroba nepřipadá vůbec v úvahu. Systém, který si poradí se zmíněným obrovským rozsahem viskozity, zahrnuje nejdůležitější složku – zvukové vlny.

Gravitace a zvukové vlny

Systém používá jednoduchý systém – díky gravitaci spadne kapka daného materiálu směrem dolů. Během toho už dochází k ovlivnění pomocí přesných zvukových vln, které vytvoří kapky v potřebné velikosti.

Zvukové vlny se rovněž postarají o to, aby kapka dopadla na přesně dané místo a v přesně daném čase. Lze tak klidně umístit i více kapek na sebe a pokud to materiál umožňuje, vytvářet větší struktury s větším objemem z dané látky.

Nově vytvořený akustický rezonátor dokáže vytvořit nejen přesné, ale také velmi silné zvukové pole – 100× silnější, než je gravitace na Zemi (4× více než na povrchu Slunce). Právě díky tomu si poradí i s vysoce viskózními materiály, které oddělí a kontroluje už od samotné špičky hlavy, kde dochází k vypouštění látky.

Velký pokrok při výrobě léčiv i v chemii obecně

Jednou z hlavních výhod nové technologie je to, že nenarušuje samotnou strukturu látky, takže umožňuje použití i biologických materiálů, které obsahují živé buňky, proteiny a podobně, které by se narušením struktury nenávratně zničily.

Tento systém výroby je tak důležitý nejen pro léčiva a chemii, ale i pro budoucí mnohem pokročilejší zdravotnické přípravky, které doposud nebylo možné jednoduše a rychle vyrábět.

Autor: 
Zdroj: VTM