Científicos inventan un modo de 'impresión 4D' que cambia la forma de los objetos con el tiempo
3/02/2018 -
MADRID (EP). 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 y robots blandos.
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 las temperaturas cambian, según indica Howon Lee, autor principal de un nuevo estudio y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en la Universidad de Rutgers-New Brunswick.
El estudio, publicado en línea en Scientific Reports, demuestra una impresión 3D rápida, escalable y 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 drogas para ser transportadas en el cuerpo y liberadas. También podría crear una nueva área de robótica blanda 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 en un comunicado Lee, que trabaja en la Escuela de Ingeniería. "Le agregamos otra dimensión, y esta es la primera vez que alguien lo hace en esta escala. Son materiales flexibles y 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 métodos convencionales bidimensionales, como el moldeo y la litografía.
En su estudio, los ingenieros usaron una técnica basada en litografía que es rápida, económica y que puede imprimir una amplia gama de materiales en forma de 3D. Implica la impresión de capas de una resina especial para construir un objeto 3D. La resina consiste en hidrogel, una sustancia química que actúa como aglutinante, otra sustancia química que facilita la unión cuando la luz golpea y un tinte que controla la penetración de la luz.
Los ingenieros aprendieron cómo controlar con precisión el crecimiento y la contracción del hidrogel. En temperaturas inferiores a 32 grados Celsius, el hidrogel absorbe más agua y se hincha de tamaño. Cuando las temperaturas superan los 32 grados Celsius, el hidrogel comienza a expulsar agua y se contrae. 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 del material que cambia de forma. Puedes aplicar este principio en casi todos lados".
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