Los ingenieros de Rutgers han inventado un método de "impresión 4D" para un gel inteligente que podría conducir al desarrollo de estructuras "vivas" en órganos y tejidos humanos. robots blandos y administración de fármacos dirigida.

El enfoque de impresión 4D aquí implica imprimir un objeto 3D con un hidrogel (gel que contiene agua) que cambia de forma con el tiempo cuando cambian las temperaturas, dijo Howon Lee, autor principal de un nuevo estudio y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Rutgers en New Brunswick.

El estudio, publicado en línea hoy en Informes científicos , demuestra rápido, escalable impresión 3D de alta resolución de hidrogeles, que permanecen sólidos y conservan su forma a pesar de contener agua. Los hidrogeles están en todas partes en nuestras vidas, incluso en gelatina, lentes de contacto, pañales y el cuerpo humano.

El gel inteligente podría proporcionar rigidez estructural en órganos como los pulmones, y puede contener pequeñas moléculas como agua o medicamentos para ser transportadas en el cuerpo y liberadas. También podría crear una nueva área de robótica suave, y permitir nuevas aplicaciones en sensores y actuadores flexibles, dispositivos biomédicos y plataformas o andamios para que las células crezcan, Dijo Lee.

"El potencial completo de este hidrogel inteligente no se ha desatado hasta ahora, "dijo Lee, que trabaja en la Facultad de Ingeniería. "Le agregamos otra dimensión, y esta es la primera vez que alguien lo ha hecho a esta escala. Son flexibles materiales que cambian de forma. Me gusta llamarlos materiales inteligentes ".

Los ingenieros de Rutgers-New Brunswick y el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey trabajaron con un hidrogel que se ha utilizado durante décadas en dispositivos que generan movimiento y aplicaciones biomédicas, como andamios para que las células crezcan. Pero la fabricación de hidrogel se ha basado en gran medida en los métodos bidimensionales como el moldeado y la litografía.

En su estudio, los ingenieros utilizaron una técnica basada en la litografía que es rápida, económico y puede imprimir una amplia gama de materiales en una forma 3D. Implica imprimir capas de una resina especial para construir un objeto 3D. La resina se compone de hidrogel, una sustancia química que actúa como aglutinante, otro químico que facilita la unión cuando la luz lo golpea y un tinte que controla la penetración de la luz.

Los ingenieros aprendieron a controlar con precisión el crecimiento y la contracción del hidrogel. En temperaturas inferiores a 32 grados Celsius (aproximadamente 90 grados Fahrenheit), el hidrogel absorbe más agua y aumenta de tamaño. Cuando las temperaturas superan los 32 grados Celsius, el hidrogel comienza a expulsar agua y se encoge. Los objetos que pueden crear con el hidrogel varían desde el ancho de un cabello humano hasta varios milímetros de largo. Los ingenieros también descubrieron que pueden hacer crecer un área de un objeto impreso en 3D, creando y programando movimiento, cambiando las temperaturas.

"Si tienes el control total de la forma, entonces puedes programar su función, ", Dijo Lee." Creo que ese es el poder de la impresión 3D de material que cambia de forma. Puede aplicar este principio en casi todas partes ".