KIT e l inchiostro da stampa 3D cancellabile in modo selettivo per la scrittura laser diretta

Nella stampa 3D mediante scrittura laser diretta, un raggio laser altamente focalizzato controllato da computer agisce come una penna e produce una struttura desiderata in un fotoresist (un materiale sensibile alla luce). Ciò consente di produrre strutture 3D con dettagli nella gamma dei submicrometri.

Martin Wegener, Eva Blasco e Christopher Barner-Kowollik, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Germania, e colleghi hanno sviluppato inchiostri 3D basati su reticolanti silanici labili che possono essere cancellati selettivamente . Ciò consente il degrado specifico e il rimontaggio di strutture altamente precise sulle scale micrometriche e nanometriche in condizioni miti.

“L’alta risoluzione è molto interessante per le applicazioni che richiedono strutture filigranate molto precise, come la biomedicina, la microfluidica, la microelettronica o i metamateriali ottici”, afferma il professor Christopher Barner-Kowollik, capo del Macromolecular Architectures Group dell’Istituto KIT per tecnologia chimica e polimero Chemistry (ITCP) e del gruppo Soft Matter Materials della Queensland University of Technology (QUT) a Brisbane, in Australia.

Più di un anno fa, i gruppi di lavoro del professor Martin Wegener presso l’Institute of Applied Physics (APH) e l’Institute of Nanotechnology (INT) di KIT e del professor Christopher Barner-Kowollik hanno sviluppato un inchiostro da stampa 3D cancellabile. Grazie al binding reversibile, piccole strutture fino a 100 nanometri (con un nanometro corrispondente a un milionesimo di metro) possono essere cancellate e riscritte ripetutamente.

Ora, gli scienziati di Karlsruhe e Brisbane hanno in gran parte perfezionato il loro sviluppo. Come riportato nella rivista Nature Communications, hanno sviluppato diversi inchiostri, in colori diversi, per così dire, che possono essere cancellati indipendentemente l’uno dall’altro. Ciò consente la degradazione selettiva e sequenziale e il riassemblaggio delle microstrutture scritte a laser.

In caso di costruzioni molto complesse, i supporti temporanei possono essere prodotti e rimossi successivamente. Potrebbe anche essere possibile aggiungere o rimuovere parti da o tra scaffold tridimensionali per la crescita cellulare, con l’obiettivo di osservare come le cellule reagiscono a tali cambiamenti. Inoltre, gli inchiostri 3D specificamente cancellabili consentono lo scambio di parti danneggiate o usurate in strutture complesse.

Quando producevano i fotoresist che si scindono, i ricercatori sono stati ispirati da biomateriali degradabili. I fotoresist sono basati su composti silanici che possono essere facilmente separati. I silani sono composti di idrogeno di silicio. Gli scienziati hanno usato la sostituzione di atomi specifici per preparare i fotoresist. In questo modo, le microstrutture possono essere degradate specificamente in condizioni miti senza che strutture con altre proprietà del materiale vengano danneggiate.

Questo è il vantaggio principale rispetto agli inchiostri 3D cancellabili precedentemente usati . Nuovi fotoresist contengono anche il triacrilato di pentaeritritolo monomero che migliora significativamente la scrittura senza intaccare la sciabilità.

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