La stampa 4d di strutture intelligenti in idrogel in grado di cambiare forma e dimensioni un ricerca della Rutgers University

Alla Rutgers University si stampano in 4d delle strutture intelligenti in idrogel che cambiano forma e dimensioni
Un team di ingegneri della Rutgers University – New Brunswick nel New Jersey ha dimostrato un nuovo metodo per le strutture di stampa 4D da materiali intelligenti in idrogel. Il processo, che è in grado di stampare strutture di idrogel in 3D che cambiano forma (da cui la 4D) quando esposto a temperature diverse, potrebbe essere utilizzato nello sviluppo di ingegneria dei tessuti, robot morbidi e applicazioni di somministrazione di farmaci.

Uno studio dettagliato sul progetto di ricerca è stato recentemente pubblicato sulla rivista Scientific Reportsed è stato diretto da Howon Lee, un assistente professore nel dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale di Rutgers.

I materiali Hydrogel, che sono fondamentalmente del gel a base d’acqua, stanno diventando sempre più importanti nel campo della produzione additiva, in particolare per alcune applicazioni biomediche. Scienziati e ingegneri stanno rapidamente scoprendo le potenzialità di essere in grado di creare strutture da idrogel per dispositivi biomedici, impianti e altro ancora.

La stampa 3D, a quanto pare, è una delle strade più promettenti per la manipolazione dei materiali di idrogel. Come hanno dimostrato i ricercatori di Rutgers, è persino possibile stampare in 3D strutture in idrogel ad alta risoluzione che possono cambiare forma e dime

nsioni a seconda della temperatura.

Un elemento chiave dello studio di ricerca è stato l’idrogel intelligente utilizzato dai ricercatori, che secondo loro può fornire rigidità strutturale in alcuni organi e potrebbe essere un veicolo efficace per l’erogazione e il rilascio di farmaci nel corpo. Il materiale stampabile 3D potrebbe anche essere adattato per l’uso in robotica morbida, sensori e attuatori flessibili, dispositivi biomedici e per promuovere la crescita cellulare.

È interessante notare che il materiale di idrogel utilizzato nello studio è relativamente comune ed è stato usato dagli scienziati per decenni per vari scopi. Eppure, come sottolinea il team di Rutgers, nessuno ha mai stampato il materiale in 4D prima d’ora.

“Il potenziale completo di questo idrogel intelligente non è stato  fino ad ora studiato a fondo”, ha spiegato Howon Lee. “Abbiamo aggiunto un’altra dimensione, ed è la prima volta che qualcuno lo fa su questa scala. Mi piace chiamarli materiali intelligenti. ”

Nella stampa 3D dell’idrogel, gli ingegneri hanno utilizzato un processo basato sulla litografia che costruisce gli oggetti depositando gli strati di una resina e quindi li indurisce con luce UV. Per rendere l’idrogel stampabile, è stato combinato con un legante chimico e un agente chimi

co fotosensibile, che ha permesso alla resina di solidificarsi quando esposta alla luce.

I ricercatori hanno anche sviluppato un modo per controllare come l’oggetto in idrogel stampato in 3D si restringerebbe o crescerebbe se esposto a determinate condizioni. Ad esempio, se la struttura stampata in 3D viene posizionata a temperature inferiori a 32 ° C (90 ° F), si assorbirà l’acqua dall’ambiente e si ingrandirà. Quando la temperatura sale sopra i 32 ° C, tuttavia, l’idrogel si restringe gradualmente man mano che perde acqua.

“Se hai il pieno controllo della forma, allora puoi programmare la sua funzione”, ha commentato Lee. “Penso che sia il potere della stampa 3D di materiale per il cambio di forma. Puoi applicare questo principio quasi ovunque. ”

Degno di menzione è anche la scala con cui il materiale smart hydrogel può essere stampato in 3D. Secondo il gruppo di ricerca, è in grado di stampare oggetti di misura piccola come la larghezza di un capello umano e fino a “parecchi millimetri” di lunghezza.

In definitiva, l’obiettivo è utilizzare il metodo di stampa 4D e l’idrogel per creare strutture “viventi” che potrebbero essere impiantate in organi o tessuti umani, utilizzate per il rilascio di farmaci o nella robotica morbida.

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