Исследования лаборатории 3D печать функциональных наноматериалов

Существует острая необходимость в персонализированном лечении ран, когда фармакологические агенты, такие как антибактериальные агенты или факторы роста клеток, включаются и высвобождаются из повязки на рану программируемо по времени, особенно когда их системная доставка может вызывать неблагоприятные эффекты. Трехмерная печать прокладывает путь к экономичному и быстродействующему одностадийному изготовлению повязок на рану с индивидуальной интеграцией отдельных компонентов материала с множеством терапевтических и антимикробных агентов, включенных в одну повязку на рану. Проект направлен на разработку коллоидных чернил с заданными свойствами, способных контролируемо высвобождать фармакологически активные препараты, а также на формирование методом 3Д печати раневых повязок на их основе.

Технологии защиты от контрафактной продукции чрезвычайно востребованы. На сегодняшний день в этих целях зачастую используют оптически активные элементы, такие как голографические метки, квантовые точки. Однако, они предназначены в большей части для методов 2D печати. Имплементация методов 3D печати в создание оптически активных структур является перспективным способом верификации, поскольку ими возможно провести печать на сложной геометрии, что значительно увеличивает степень защиты. Данное исследование направлено на создание наноколлоидных чернил на основе латексных наночастиц с флуоресцентными красителями и нанокристаллической целлюлозы, модифицированной углеродными наноточками, для 3D печати структур с устойчивыми механико-оптическими характеристиками.

Использование воды, загрязненной вследствие выбросов производств тяжелыми металлами, такими как ртуть, медь, никель и хром, может вызывать повреждение почек, нервной системы и головного мозга и приводят к снижению когнитивных функций. Эффективные, экономичные и воспроизводимые методы рециркуляции загрязненной воды позволят использовать ее для ирригации, озеленения и промышленных нужд. Наноколлоидные гидрогели сочетают в себе преимущества «молекулярных» гидрогелей (большая площадь поверхности и концентрация функциональных групп) и основанных на наночастицах экстрагентов тяжелых металлов (селективность). Использование углеродных квантовых точек в составе чернил позволяет достичь возможности количественного анализа ионов и молекул, благодаря гашению/усилению люминсеценции.

 

Использование в качестве чернил для 3D печати составы, способные реагировать на внешние воздействия, открывает пути для создания материалов с динамическими, программируемыми свойствами. Данное направление называется 4D печатью, подразумевая время в качестве четвертого измерения. Такие материалы представляют значительный интерес для автономной робототехники, биомедицинских устройств, доставки лекарств и тканевой инженерии.

 

Гидрогели широко используются при культивации клеток и в тканевой инженерии благодаря их способности удерживать воду, простоте функционализации и способности имитировать биофизические и биохимические свойства тканей in vitro. Градиенты в композициях и структурная анизотропия имеют важное значение для выполнения биологических функций, включая пролиферацию, миграцию и дифференцировку клеток, а также генерирование сил и транспорт питательных веществ. Исследования направлены на разработку методов трехмерной биопечати с использованием коллоидных биочернил, содержащих клетки, факторы роста и гидрогели, для изготовления каркасов из гидрогеля, которые воспроизводят естественные параметры и характеристики тканей