Des scientifiques de l'Université de Floride ont appris à
imprimer du silicone à l'intérieur d'un microgel . Cette découverte promet de faire progresser considérablement la technologie de création d'implants médicaux: ils deviendront plus fiables, moins chers et plus pratiques que tous les implants disponibles sur le marché aujourd'hui. Et ce n'est pas ce que vous pensiez, mais bien autre. Par exemple, des valves cardiaques, ainsi que des cathéters souples, des instruments de drainage, des filets implantables et d'autres accessoires chirurgicaux.
Actuellement, de tels dispositifs doivent être moulés sur la presse. Si une forme et une taille spécifiques sont requises, la procédure d'attente d'une opération peut s'étendre sur plusieurs jours, voire plusieurs semaines. Tous les patients ne survivront pas jusqu'à ce qu'ils fabriquent une partie en silicone de la forme souhaitée. L'impression 3D réduit le temps de fabrication à quelques heures, ce qui pourrait théoriquement sauver la vie d'une personne.
Un microgel est une microparticule gonflée formée de polymères interconnectés. Ils ont des propriétés rhéologiques très spécifiques et utiles, c'est-à-dire une combinaison spécifique de déformation et de fluidité. Par conséquent, ils sont fabriqués à l'échelle industrielle pour être utilisés comme lubrifiants, produits de soins personnels, pour les matériaux de revêtement et même
pour la collecte d'huile . Sous l'influence d'une pression extrême, le microgel se transforme en liquide - cela ne se produit pas spontanément lorsque la substance est chauffée. C'est cette propriété (transformation temporaire en liquide) qui est utilisée pour l'impression 3D d'objets liquides à l'intérieur d'un microgel.
Les méthodes de production industrielle conventionnelles - synthèse de gonflement - limitaient l'utilisation des microgels. Mais il y a quelques années, les scientifiques ont maîtrisé l'impression 3D, puis une toute nouvelle hypostase a été trouvée pour ce matériau. Le microgel pressé est utilisé pour imprimer des structures d'hydrogel et de silicone uniques, et même des
constructions pour soutenir les cellules vivantes . Avec cette technique, le matériau imprimé est littéralement serré physiquement dans l'espace du microgel emballé, qui se transforme temporairement en liquide sous l'influence d'une pointe d'impression (injection), puis revient rapidement à son état de gel précédent. Ainsi, il devient possible d'imprimer des matériaux mous et cassants à l'intérieur du conteneur avec une grande précision. Cette technique a été utilisée par des chercheurs de l'Université de Floride. L'équipe de recherche travaille sur l'impression 3D d'organes et de tissus vivants depuis plusieurs années, et ce projet était un sous-produit de leurs recherches.
La principale découverte scientifique dans ce cas est la structure chimique du conteneur. Les microgels à base d'eau précédents ne permettaient pas l'impression avec du silicone liquide, qui se dissolvait littéralement dans le récipient. Par conséquent, les scientifiques ont développé un matériau à base d'huile avec lequel la «peinture» ne se mélange pas.
Le temps de fabrication des accessoires et implants chirurgicaux est réduit d'un ordre de grandeur, ce qui en soi est une énorme réussite. Mais en même temps, il devient également possible de produire des parties d'une forme plus complexe. Certains types de produits, tels que les tubes de drainage avec des vannes sensibles à la pression, ne sont généralement pas possibles à produire sur une presse en une seule étape. C'est un travail difficile et laborieux. Maintenant, ils peuvent être simplement imprimés.
Objets en silicone imprimés«Notre nouveau matériau offre un support pour le silicone liquide et permet l'impression 3D de structures très complexes et même de pièces encapsulées en élastomère de silicone»,
explique Christopher O'Bryan, auteur principal du document, doctorant en génie mécanique et aérospatial.
Dans ce domaine, il n'est pas tout à fait approprié de parler de finance, mais les accessoires fabriqués d'une manière nouvelle devraient être beaucoup moins chers que les accessoires actuels.
Vraisemblablement, avec l'avènement de nouvelles technologies, il sera même possible de développer de nouveaux dispositifs thérapeutiques qui peuvent encapsuler des substances - et les libérer en petites quantités à l'intérieur du corps. Ce sont des médicaments ou des molécules qui stimulent la croissance des tissus aux bons endroits. Si vous fantasmez, un jour à l'avenir, nous commencerons à construire littéralement des muscles, des vaisseaux sanguins et des tissus nerveux sur le squelette - pour construire un corps humain à partir de zéro, comme dans la science-fiction.
L'impression d'organes et de tissus reste l'objectif principal d'un groupe de chercheurs de l'Université de Floride, et ils continuent d'expérimenter avec des imprimantes 3D et divers matériaux. Selon les ingénieurs, cela deviendra possible dans quelques décennies. Il s'agit d'un avenir assez lointain, ils ont donc été brièvement distraits par le projet secondaire d'imprimer des implants en silicone - une invention qui peut être utilisée aujourd'hui.
Les travaux scientifiques ont été
publiés le 10 mai 2017 dans la revue
Science Advances (doi: 10.1126 / sciadv.1602800).