Используя инновационный метод струйной 3D-печати, исследователи из химической и биологической инженерии в Университете Шеффилда сделали самый большой шаг в создании микроскопических плавательных устройств из шелка, которые являются биоразлагаемыми и безвредными для биологической системы.Это означает, что у этих устройств есть потенциал для использования в организме человека в будущем в таких приложениях, как доставка лекарств и определение местонахождения раковых клеток.Этот новый метод позволяет исследователям использовать более безопасные, нетоксичные материалы, а это означает, что микроракеты не причинят вреда ни одной живой ткани или биологической среде. Это значительный шаг вперед, поскольку предыдущие устройства были дорогими в производстве, сложными в производстве и изготовлены из шариков полистирола, углеродных нанотрубок или металлов, которые должны быть покрыты слоем катализатора (например, платины), чтобы иметь возможность успешно плавать. обычно менее дружественны к биологической среде, в которой они находятся.
Ракеты имеют всего 300 микрон в длину и 100 микрон в диаметре, толщину человеческого волоса, и создают собственную тягу, позволяя им «плавать» через любую биожидкость, содержащую топливо.Это первый раз, когда эти микроракеты были произведены с использованием нового метода реактивной струйной печати с использованием раствора растворенного шелка, смешанного с ферментом. Затем это решение помещается в 3D-струйный принтер, который, как и обычная струйная печать, создает слои чернил, чтобы создать столб ракеты.Печатая метанол поверх печатного раствора, он запускает реакцию, которая формирует жесткую форму ракеты, которая улавливает фермент в структуре шелковой решетки.
Этот фермент действует как катализатор, реагируя с молекулами топлива, создавая пузырьки, которые продвигают ракету вперед.Использование фермента в качестве катализатора и шелка для формирования ракеты позволяет получить гораздо более безопасное устройство, которое является биоразлагаемым, более дешевым и простым в изготовлении, устраняя серьезный барьер для того, чтобы микроракеты стали реальностью за пределами лаборатории.
Доктор Сюбо Чжао из Департамента химической и биологической инженерии в Шеффилде заявляет: «Благодаря использованию натуральных ферментов, таких как каталаза и шелк, которые полностью биоразлагаемы, наши устройства гораздо более биосовместимы, чем предыдущие устройства для плавания».«Техника струйной печати также позволяет нам в цифровом виде определять форму ракеты до того, как она будет произведена.
Это значительно упрощает оптимизацию формы для управления движением устройства».Исследование финансировалось за счет грантов Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC).
Статья «Реактивная струйная печать шелковых микроракет, работающих на биосовместимых ферментах», была опубликована сегодня в журнале SMALL.