طابعة رباعية الأبعاد تعزز منتجات الطب الحيوي
ابتكر باحثون من جامعة "كارلوس الثالث" الإسبانية، طابعة رباعية الأبعاد تساعد في مجال الطب الحيوي لتصنيع مواد قابلة للشفاء الذاتي وروبوتات مستدامة.
وإلى جانب إمكانية الطباعة ثلاثية الأبعاد، تمنح الطابعة الجديدة الباحثين إمكانية برمجة استجابة مادة الطباعة بمرونة، لتصبح قابلة للتغيير من خلال مجال مغناطيسي خارجي؛ ما يفتح المجال أمام تصميم روبوتات ومستشعرات تنقل الإشارات إلى أنظمة خلوية مختلفة؛ وفقا لموقع "تك إكسبلور".
وركز الفريق على صناعة هياكل متعددة الوظائف تتألف من مواد تمتلك خصائص ميكانيكية تحاكي أنسجة الكائنات الحية مثل الدماغ أو الجلد، فضلا عن إمكانية تغيير شكلها وخصائصها من خلال محفزات خارجية مثل الحقول المغناطيسية أو التيارات الكهربائية.
ورغم أن الفريق حقق تقدما في تصنيع الهياكل، لكنها ظلت محدودة جدا من حيث تصميم الشكل وبرمجة استجابة المادة.
وتتسم تقنية الطباعة الجديدة بالتعقيد؛ لأن مادة الطباعة تنتقل من حالة سائلة إلى صلبة أثناء العملية، لذلك فمن الضروري فهم ماهية المواد لتتكيف مع عملية التصنيع والحصول على مادة تتمتع بالسيولة الكافية للتدفق عبر فوهة الطابعة، إلى جانب قوام متماسك بما يكفي للحفاظ على الشكل المطلوب.
وصمم الفريق التقنية الجديدة اعتمادا على منهجية تجمع بين التقنيات النظرية والتجريبية؛ ما يسمح بإطلاق الطباعة رباعية الأبعاد من الصفر، من ناحية الهيكل أو البرامج الحاسوبية المصممة للتحكم به.
وطور الباحثون مواد جديدة قادرة على الشفاء الذاتي دون الحاجة إلى التفاعل معها، مصنوعة من مواد بوليميرية ناعمة وجزيئات مغناطيسية، ويمكن أن تعيد جمع نفسها إذا كُسرت لتستعيد تماسكها الهيكلي بفضل الجزيئات المغناطيسية الموزعة في المادة.
وحاز الفريق على براءات اختراع عدة، ونجحوا في صناعة 3 أنواع جديدة من المواد؛ بعضها قابل لتغيير الشكل وخصائص الاستجابة للحقول المغناطيسية الخارجية، وبعضها قادر على الشفاء الذاتي، وبعضها تتغير خصائصه الكهربائية وفقا لشكله.
واستخدم الفريق المواد الجديدة لتطوير تقنيات تساعد في المجال الطبي الحيوي؛ مثل أسطح ذكية تنقل الإشارات إلى الأنظمة الخلوية، للتأثير على العمليات الحيوية مثل تكاثر الخلايا، فضلا عن تصميم روبوتات يمكن التحكم في أدائها بواسطة الحقول المغناطيسية.
