Создан четырехмерный «гель-оборотень»

Исследователи представили технологию 4D-принтера, создающую объемные предметы, которые затем контролируемым образом меняют форму при изменении температуры. Подобная разработка может пригодиться при выращивании искусственных тканей и органов, мягких роботов и направленной доставке лекарств. Достижение описано в статье в журнале Scientific Reports.

Технологии 3D-печати всевозможных изделий из разнообразных материалов активно развиваются в последние годы. В новой работе рассказывается о печати гидрогелем — полимерным веществом, способным многократно впитывать и удерживать большое количество воды. Они активно используются в медицине: например, из них делают глазные линзы. Последнее достижение связано с возможностью масштабируемого способа печати с высоким пространственным разрешением, причем получающийся предмет сохраняет форму, несмотря на большое содержание воды.

«Весь потенциал таких умных гидрогелей еще никто не раскрыл, — говорит руководитель работы Ховон Ли из Ратгерского университета. — Мы добавили еще одно измерение и стали первыми, кто добился этого на таком масштабе. Изделия получаются гибкими и способными к изменению формы». В работе применялся хорошо знакомый ученым гидрогель, который много лет используют для производства каркасов для клеток, используемых в тканевой инженерии. Однако вместо традиционной технологии на основе литья авторы использовали вариацию метода литографии, в результате получив быстрый и недорогой способ создания разнообразных объемных изделий.

Исследователи смогли добиться контроля над расширением и сжатием гидрогеля: при температурах ниже 32 °C он впитывает больше влаги и разбухает, при повышении температуры избавляется от воды и сжимается. При помощи новой технологии можно создавать объекты размером от толщины человеческого волоса до нескольких миллиметров. Если из такого вещества изготовить часть предмета, то меняя температуру, можно заставить его совершать действия, например, перемещаться.