С мощным развитием трёхмерной печати учёные стараются поставить перед ней всё более сложные задачи. В частности, очень интересными направлениями являются создание мягкой робототехники, каркасов для хрящевой ткани, бионических имплантатов и всевозможных сенсоров, которое предполагает использование гидрогелей. Но существует одна серьёзная проблема, ограничивающая использование таких материалов, – конструкции из них слишком мягкие и зачастую плохо держат форму.
Группа австралийских исследователей из университета Вуллонгонга, работающая под руководством Марка ин хет Панхёйса (Marc in het Panhuis) получила одобрение на семилетнее исследование возможности создания с помощью трёхмерной печати биосенсоров из съедобных гелей.
Исследователи сделали доклад о своих наработках и планах на прошедшем недавно симпозиуме Общества исследования материалов.
"То, что мы предлагаем, это возможность съесть электронику, чтобы затем она выполнила свои функции как сенсор внутри организма и покинула его естественным путём", — пояснил в своём докладе профессор ин хет Панхёйс. Для создания такого рода устройств предлагается использовать образующие гель вещества, которые уже потребляет человек, например, такие как желатин.
В борьбе с хрупкостью и недостаточной стабильностью гидрогелей исследователи обнаружили, что использование двух разных полимеров, которые образуют так называемые сшитые молекулярные цепи, делает конечный материал более прочным. Например, предлагается смешивать желатин с генипином (вещество из гардении с противовоспалительными свойствами), или с геллановой камедью, которая обычно используется как загуститель, стабилизатор и желирующий агент в пищевой промышленности.
Для сшивки полимеров и придания ещё большей прочности и стабильности материалу, исследователи вымачивали гидрогель в растворе хлорида натрия на протяжении нескольких дней. Гидрогель состоит главным образом из воды, которая хорошо проводит электрические токи, как и соль, что делает их комбинацию перспективной для создания биосенсоров.
Профессор ин хет Панхёйс отмечает, что, например, хлорид цезия проводит электричество гораздо лучше, чем хлорид натрия, но его добавление сделает изделие несъедобным.
В ходе своих будущих работ австралийские учёные планируют подняться на новый уровень и использовать разработанные ими материалы в качестве основы для технологии 4D-печати. Специалисты подразумевают под этим то, что изготовленное на 3D-принтере изделие будет принимать окончательную свою форму уже после завершения печати.
Если с материалами для нового класса сенсоров всё более или менее понятно, то пока остаётся открытым вопрос о считывании информации с таких датчиков. Ещё одной важной и пока не решённой задачей является конечный размер устройства, который обеспечит его лёгкое проглатывание.
Учёные надеются, что семи лет финансирования хватит на успешное достижение всех поставленных целей.
