Материал для 3D-печати имитирует фильтрацию молекул как живые ткани человека

Техасский университет в Остине представил материал для 3D-печати, который сортирует молекулы как живые ткани. Разработка может ускорить создание искусственных органов, улучшить мягкую робототехнику и повысить эффективность водоочистки.

Технология основана на соединении миллиардов водяных капель через центрифугирование. Два масла с различной растворимостью смешивают до образования микрокапель. Затем их сжимают в центрифуге за несколько минут. Каждая капля окружена мембраной, которая соединяется с соседними по принципу клеточной организации в тканях человека.

Получившаяся структура избирательно пропускает вещества через мембранные стенки. Она работает как биологический фильтр в почках или кишечнике — берет нужные молекулы и отсеивает лишние. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials. Метод решает ключевую проблему предыдущих разработок — низкую скорость формирования и нестабильность структуры.

Для медицинских целей материал печатают из биосовместимых компонентов. Он становится каркасом, на котором могут расти новые ткани или целые органы. При внедрении определенных белков структура начинает проводить ионные токи подобно нервной ткани. Это открывает перспективы для создания вычислительных систем, работающих по принципу человеческого мозга.

В области водоочистки биоматериал показал способность выделять аммоний из промышленных стоков. Технология применима к воде после нефтегазовой добычи и городским сточным водам. Мембранная фильтрация позволяет извлекать ценные минеральные ионы и питательные вещества для повторного использования. В робототехнике гибкость материала и его реакция на внешние стимулы подходят для создания мягких роботов — машин для хирургических операций, спасательных работ или исследования опасных сред.

Разработка велась более десяти лет под руководством профессора Маниша Кумара с кафедры гражданского и химического строительства. Аспирантка Аида Фика нашла решение после доклада на конференции, где услышала идею нового подхода. Метод эмульгирования масштабируется и требует только стандартного оборудования. Команда приглашает заинтересованных исследователей опробовать технологию в своих лабораториях.

Источник: Tech Xplore