Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) han desarrollado tintas y materiales a base de algas marinas para desarrollar formas y modelos coloridos en 2D y 3D.

La innovación se llama tintas y materiales ArtSea. El juego de tintas vívidas, piense en una actualización futurista del paquete de ocho crayones Crayola de antaño, se desarrolló utilizando soluciones de algas marinas reforzadas con pigmentos que le dan un acabado brillante. Las tintas y materiales ArtSea no requieren altas temperaturas o materiales plásticos insostenibles cargados de combustibles fósiles para producir materiales no tóxicos. estructuras duraderas.

De la biodetección al arte y la educación ... y más allá

Las raíces de ArtSea Inks and Materials comenzaron con la biodetección en mente, específicamente, detección y caracterización rápidas de amenazas biológicas, utilizando una combinación de puntos fuertes en la impresión 3D, diseño de materiales, Ingeniería de tejidos, y respuesta del anfitrión.

"Hemos combinado esta experiencia con el concepto de impresión 3D para poder, por ejemplo, desarrollar una nueva matriz de tejido humano impreso en 3D para estudiar cómo los patógenos microbianos dañinos pueden afectar el tejido, "dijo Anne Arnold, el investigador que dirigió el desarrollo de tintas y materiales ArtSea. Un ejemplo de tal patógeno es Bacillus anthracis, el agente causante del ántrax y la influenza.

Más allá de la biodetección, el equipo pronto descubrió que las tintas y los materiales ArtSea podrían usarse para una gama más amplia de propósitos, como crear arte, proporcionar modelos para la ciencia, tecnología, uso de ingeniería y matemáticas, o desarrollar modelos médicos impresos en 3D.

"Hemos descubierto que es una innovación muy versátil que va más allá de la biodetección, "dijo Sara Hunt, Responsable de comercialización PNNL. "La tecnología se puede extender a corporaciones médicas más grandes, escuelas, incluso los "aficionados al bricolaje" que disfrutan haciendo sus propias creaciones ".

Tinta y materiales ArtSea, desarrollado utilizando un programa de financiamiento interno PNNL que está diseñado para fomentar la innovación y la creatividad, aparecieron recientemente en Naturaleza después de que los hallazgos fueran publicados en la revista ACS Omega .

Alginato y mica:la salsa secreta

Las tintas y los materiales ArtSea se denominan "bioenlaces" porque están hechos de alginato, un bajo costo, ampliamente disponible, y sal de sodio no tóxica extraída de algas pardas. El material forma un gel estable sin necesidad de calor excesivo.

Para crear el bioink, los científicos infunden los pigmentos, llamados colorantes de mica, en el extracto de algas, impartiendo colores vivos.

La combinación de algas / mica se disuelve en agua y luego se combina con una solución de cloruro de calcio. Los iones de calcio cargados positivamente se fusionan con porciones cargadas negativamente de varias hebras de polímero, formando una "goma" viscosa sintonizable que ofrece un equilibrio de rigidez y trabajabilidad para formar estructuras 3D estables.

Luego, la solución se extruye desde un aplicador similar a una jeringa para formar coloridos, estructuras 2D y 3D finamente detalladas. Elimina la necesidad de un mantenimiento complejo de software o hardware de una impresora 3D.

Los bioenlaces también se pueden formular a cualquier color, incluidos los colores metalizados y nacarados, así como tintas que brillan en la oscuridad. Las tintas y materiales ArtSea se pueden utilizar para crear representaciones de materiales y modelos biológicos, así como para incorporar células de mamíferos y bacterias en el bioenlace. Los resultados, por ejemplo, podría proporcionar estructuras que iluminen la linterna de la región abdominal de una luciérnaga para estudiar el funcionamiento interno de esa especie o representar diferentes regiones en un cerebro humano para lecciones de anatomía en las clases de ciencias de la escuela secundaria.