A impressão 3D de açúcar é geralmente associada exclusivamente à culinária e confeitaria. E se sim, então com algo frívolo e inútil do ponto de vista prático (embora sobremesas, é claro, isso seja ótimo).
A recente descoberta de cientistas de Illinois mudará essa atitude. Eles desenvolveram o método de impressão isomalte livre e já o estão usando no trabalho com dispositivos microfluídicos e tecidos biológicos. Em geral, o chefe do grupo de pesquisa é o diretor do Illinois Cancer Center, e o desenvolvimento criado ajudará no estudo de tumores cancerígenos.
Algumas palavras sobre impressão de açúcar para confeiteirosOs designers da Califórnia Kyle e Liz von Hasseln foram os primeiros a adivinhar o açúcar em uma impressora 3D em 2013. Segundo uma lenda estabelecida, eles queriam fazer um bolo de aniversário para um amigo, mas não tinham forno. Portanto, eles decidiram imprimir o bolo. Depois de muitas tentativas, eles conseguiram um pequeno bolinho com o nome impresso de uma amiga (enquanto eles estavam resolvendo, o aniversário dela já havia passado). Tendo decidido que essa é uma área promissora, o casal fundou o Sugar Lab e começou a criar objetos de arte comestíveis. No mesmo 2013, a 3D Systems
adquiriu a startup.
Em 2014, a 3D Systems iniciou a produção em massa de impressoras de açúcar. Eles usam um método em camadas para criar objetos. Primeiro, uma camada de material, depois uma camada de água, que é usada como fixador. Objetos acabados são duráveis e mantêm sua forma bem.
O trabalho do Sugar Lab. Fonte da fotoAlém dos gigantes industriais, a idéia começou a desenvolver entusiastas individuais - como o holandês Julian Singh. Para sua impressora projetada por ele, ele fez um pó de açúcar especial, ao qual adicionou um agente de ligação.
Os engenheiros da Universidade de Illinois criaram uma impressora 3D que imprime com açúcar e permite criar estruturas detalhadas - de modo que as impressoras 3D comerciais não podem imprimir. Em vez de criar um objeto camada por camada, esta impressora cria uma rede de filamentos finos a partir de isomalte endurecido - um tipo de álcool açucarado usado em remédios para tosse.
O projeto foi liderado pelo diretor do Illinois Cancer Center,
Rohit Bhargava . Ele é professor de engenharia e há muito tempo colabora com químicos, engenheiros elétricos e fabricantes de máquinas. Devido à sua especialização, a Bhargava está envolvida em pesquisas no campo da oncologia. O novo método melhorará a metodologia desses estudos.
Os cientistas chamaram a atenção não para a sacarose comum, mas para uma de suas opções. Este é o Isomalt, um suplemento alimentar E953 - é usado na fabricação de produtos para diabéticos. O isomalte é inofensivo para o corpo, enquanto o sabor é doce e derrete bem. Portanto, também é amplamente utilizado na preparação de doces, sorvetes, chocolates e outros doces.
Exemplo de decoração de isomalteOs cristais de isomalte são fáceis de aquecer e derreter. Mas o principal é que o material endurece rapidamente e mantém a forma que lhe foi dada. Quase não se deforma quando resfriado, e a plasticidade do açúcar ajuda a maximizar os detalhes dos objetos.
Segundo Bhargava, a impressão de isomalte é uma ótima maneira de criar uma estrutura para anexar tecidos moles a ela, cultivar células ou tecidos. Posteriormente, essa estrutura se dissolverá por conta própria. Um possível uso é o cultivo de tecidos ou o estudo de tumores em laboratório. As culturas de células são geralmente cultivadas de forma plana (em placas de Petri). Isso nos permite entender algumas características das células, mas essa não é a maneira mais eficaz de observar o funcionamento do sistema no corpo: "Tudo no corpo tem formas claramente definidas, e a forma e a função estão intimamente conectadas".
Em um relatório publicado, os pesquisadores descrevem os materiais e mecanismos de impressão gratuita com isomalte. "Livre" aqui significa que, à medida que o bico se move no espaço, o material fundido solidifica em uma estrutura sólida.
A impressão com outros tipos de açúcar já foi estudada anteriormente, mas houve problemas com a combustão e a cristalização do material. A equipe descobriu que o isomalte é adequado para impressão 3D e menos propenso a queima e cristalização. Depois, os pesquisadores tiveram que construir uma impressora com a combinação certa de peças mecânicas: com o ponto de fusão correto, pressão na extrusora, diâmetro e velocidade corretos do bico.
Uma das vantagens das estruturas de isomalte resultantes é a capacidade de criar tubos finos com seções transversais redondas, o que não é possível com a impressão convencional de polímeros. Quando o açúcar se dissolve, deixa uma série de tubos cilíndricos e túneis conectados que podem ser usados como vasos sanguíneos para transportar nutrientes para os tecidos ou para criar canais em dispositivos microfluídicos.
Outra vantagem é a capacidade de controlar com precisão as características mecânicas de cada parte da estrutura devido a pequenas alterações nas configurações de impressão.
“Por exemplo, imprimimos um coelho. Ao definir vários parâmetros de impressão, podemos diferenciar as propriedades mecânicas da cauda, costas e orelhas do coelho ”, diz Bhargava. - Isso é muito importante para a pesquisa biológica. Na impressão camada por camada, o mesmo material é emitido no mesmo volume, por isso é muito difícil definir propriedades mecânicas diferentes. "
O grupo Bhargava já usa andaimes de isomalte em dispositivos microfluídicos e trabalha com culturas de células. Os cientistas estão agora desenvolvendo revestimentos para esses andaimes para controlar sua taxa de dissolução.
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