Znajdź zawartość

Na amerykańskim Wake Forest University powstało inspirowane drukarką atramentową urządzenie, które umożliwia bezpośrednie pokrycie poparzeń czy ran komórkami skóry i tkanki łącznej. Uszkodzone miejsce zostaje skutecznie zabezpieczone, przez co wielu postrzega ten wynalazek jako alternatywę dla przeszczepów i ratunek dla ofiar pożarów, wojen lub stopy cukrzycowej. Dotąd aparat testowano wyłącznie na myszach. Teraz zamontowano go na ramie, którą można zawiesić nad pacjentem. Na wstępie laser określa rozmiar, głębokość i kształt rany. Potem dosłownie nadrukowujemy na nią komórki. Jesteśmy w stanie umieścić odpowiednie komórki tam, gdzie powinny trafić – wyjaśnia pracujący nad projektem doktorant Kyle Binder. Testy na gryzoniach pokazały, że dzięki bioprintingowi skóra goi się prędko i bezpiecznie, czym wynalazcy nie omieszkali się zresztą pochwalić na ostatnim Translational Regenerative Medicine Forum. Jak donosi Binder, cała rana zasklepia się w zaledwie 2-3 tygodnie. Gdy u innych myszy usuwano płat skóry podobnej wielkości, bez sprejowania lezja goiła się przez 5 tygodni. Uniwersyteckie Centrum Medyczne będzie się ubiegać o pozwolenie od amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) na prowadzenie testów na ludziach. Najpierw jednak z drukarką zapoznają się świnie, których skóra przypomina ludzką. Akademicy współpracują z Instytutem Medycyny Regeneracyjnej Sił Zbrojnych Stanów Zjednoczonych, ponieważ w zamyśle ich rozwiązania mają posłużyć m.in. rannym żołnierzom. Podczas eksperymentów zespół Bindera rozpuszczał kawałki skóry, oddzielając w ten sposób i oczyszczając różne typy komórek, w tym fibroblasty (komórki tkanki łącznej właściwej) i keratynocyty (komórki naskórka biorące udział w keratynizacji). Po zakończeniu tego etapu umieszczano je w pożywce, gdzie miały się namnażać. Ostatecznie wszystko trafiało do drukarki, która najpierw nakładała warstwę fibroblastów, a następnie keratynocytów. Wynalazek może uratować życie poważnie poparzonym chorym, którzy umierają w ciągu dwóch tygodni, chyba że przejdą przeszczep skóry. Nie da się też ukryć, że po zabiegu tym pozostają blizny, a wtryskiwane komórki doskonale wpasowują się w otaczającą tkankę, prawdopodobnie dlatego, że w spreju znajdują się również komórki macierzyste.

Flinstonom zapewne bardzo podobałby się ten pomysł: drukowanie glinianych naczyń za pomocą zaawansowanych drukarek 3D, które zakończyłby proces zwykłego wypalania. To niezwykłe połączenie tradycji z nowoczesnością zawdzięczamy badaczom z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w Seattle (UW). Pięć lat temu Mark Ganter, profesor inżynierii mechanicznej, zaczął ze swoimi studentami eksperymentować z zastępnikami dla drogich materiałów dla artystów. W efekcie powstała autorska mieszanka proszku ceramicznego, rozdrobnionego cukru i maltodekstryny/alkoholu poliwinylowego. Normalnie surowce te kosztują od 30 do 50 dol. za funt [0,45 kg]. Nasze materiały kosztują mniej niż 1 dol. za funt. Ponieważ Ganter jest wieloletnim entuzjastą i praktykiem druku 3D, zamierza za darmo udostępniać swoje receptury. Dzięki temu uda się upowszechnić druk trójwymiarowy wśród artystów (na razie korzystają z niego technologiczne gałęzie przemysłu, np. lotnictwo lub producenci butów do biegania). Prowadząc zajęcia ze studentami, do tej pory Ganter nie mógł pozwalać im na swobodne eksperymentowanie z prototypami, skoro materiały były tak drogie. Gdy jednak funt kosztuje dolara, nie dbam o to. Zachęcam ich do wypróbowywania nowych rzeczy. Drukarki z Solheim Rapid Manufacturing Laboratory opierają się na technologii atramentówek i wyglądają jak fotokopiarki, które "wypluwają" twarde przedmioty. Dysze wypełnia się substancją wiążącą, która pokrywa cienką warstwę proszku. Wystarczy zaprojektować żądany kształt na komputerze, a następnie przesłać plik do drukarki. Drukowanie warstwa po warstwie trwa od 10 min do godziny. Pojedyncza warstwa ma grubość kartki papieru. Na koniec trzeba zdmuchnąć nadmiar proszku i gotowe! Zespół z UW opracował 3 rodzaje proszków ceramicznych. Można je już kupić w okolicznych sklepach z materiałami dla rzeźbiarzy. Profesor podkreśla, że używanie do druku materiałów innych niż zalecane przez producenta prowadzi, oczywiście, do utraty gwarancji. Naukowcy potrafią na szczęście sami naprawić swój sprzęt, poza tym ryzyko uszkodzenia nie jest wcale takie duże, gdyż stosowany środek jest dość podobny do oryginału. Początkowo Ganter, Duane Storti i Ben Utela pracowali nad biomedycznymi zastosowaniami druku 3D – nad cyfrowym uzyskiwaniem implantów stomatologicznych z tlenku glinu. Po przesłaniu projektu do drukarki oprogramowanie dzieli obiekt na warstwy o grubości od 0,00762 do 0,03302 cm. Ekipa z Seattle zdecydowała się na jeden wymiar - 0,0127 cm. Warstwa proszku odpowiadająca grubości cyfrowej warstwy jest rozpylana na podłożu. Potem zaczyna się rozprowadzanie substancji wiążącej. Kiedy podstawka drukarki się obniża, cały cykl rozpoczyna się na nowo. Po otrzepaniu z nadmiaru proszku prototyp można zaimpregnować woskiem, żywicą epoksydową, klejem cyjanoakrylowym czy elastomerem lub po prostu pomalować.

Xerox zaprezentował prototypowy atrament z suchego żelu. Jest on przeznaczony do drukarek cyfrowych i pozwala nanosić wydruki praktycznie na każdą powierzchnię. Nowa technologia ma w przyszłości zrewolucjonizować druk atramentowy. Jak mówi Steve Hoover, dyrektor Xerox Research Center Webster: Dzisiejsze systemy dobrze sprawdzają się w wielu zastosowaniach, a drukarki offsetowe wybierane są do innych zadań. Możliwość drukowania niemal na każdej powierzchni powoduje, że drukarki cyfrowe również mogą być używane wszędzie. Atrament z suchego żelu ma zalety obu systemów - pozwala na tworzenie szybkich, tanich wydruków jak drukarki offsetowe oraz na personalizację wydruku, jak w drukarkach cyfrowych. Nowy atrament zachowuje nadany mu kształt na niemal każdej powierzchni, ponieważ jego bazy, w przeciwieństwie do innych atramentów, nie stanowi woda. Suchy żel ma konsystencję masła orzechowego. Jest podgrzewany przez głowice drukarki i staje się płynny. Następnie dysze wystrzeliwują żel, który natychmiast jest utwardzany na wydruku za pomocą światła ultrafioletowego. Żel nie spływa z drukowanej powierzchni, nie wymaga suszenia, ani systemów odprowadzających parę. Proces wydruku przebiega więc bardzo szybko. Na potrzeby żelu Xerox opracował też nowe głowice drukujące. Są one 10-krotnie bardziej wytrzymałe od współcześnie używanych głowic. Ponadto jedna głowica w ciągu sekundy jest w stanie nanieść 40 milionów kropli atramentu. Co więcej poszczególne głowice można łączyć, tworząc długie listwy drukujące. Hoover zastrzega jednak, że nowa technologia wciąż znajduje się w fazie badań. Zauważa przy tym, że już teraz wiadomo, iż pozwoli ona na zastosowanie drukarek atramentowych tam, gdzie dzisiaj są one nieobecne.

Australijska firma Silverbrook Research jest autorem niezwykłej drukarki atramentowej Memjet. Charlie LaCompte, jeden z najbardziej znanych analityków rynku drukarek, stwierdził: Obserwuję ten rynek od 20 lat i nigdy nie widziałem czegoś podobnego: jest 10 razy szybsza i jednocześnie 20 razy tańsza od innych drukarek. Silverbrook Research przez 10 lat prowadziła badania, w wyniku których powstało urządzenie tworzące kolorowe wydruki z prędkością 60 stron na minutę, które w chwili premiery ma kosztować poniżej 200 dolarów. Silverbrook chce produkować różne rodzaje drukarek: fotograficzną, która ma kosztować poniżej 150 dolarów, biurową kolorową, która ma być gotowa przed końcem 2008 roku i będzie kosztowała mniej niż 200 USD, oraz specjalistyczną do druku wielkoformatowych fotografii i plakatów. To urządzenie sprzedawane byłoby w cenie około 5000 dolarów. Dotychczas uważano, że nie można stworzyć drukarki, która jednocześnie drukowałaby szybko, wydruki byłyby wysokiej jakości, a całe urządzenie kosztowałoby niewiele. Silverbrook zapewnia, że jego drukarka pozwala na osiągniecie rozdzielczości 1600x1600 dpi, wydruki formatu A4 o fotograficznej jakości powstają w tempie 30 stron na minutę, standardowe kolorowe wydruki biurowe z prędkością 60 stron na minutę, a wydruki próbne – 90 stron w ciągu minuty. Drukarka Memjet różni się od tradycyjnych atramentówek przede wszystkim tym, że nie posiada głowicy przesuwającej się nad papierem. Drukowanie odbywa się za pomocą zestawu układów scalonych MEMS (układy mikroelektromechaniczne) z dyszami. Każdy układ ma 2 centymetry szerokości i umieszczono na nim 6400 dysz z pięcioma kolorami atramentu. Dla papieru formatu A4 konieczne jest zastosowanie 11 takich układów, czyli 70 400 dysz. Osobny chip oblicza, w jaki sposób należy nałożyć atrament na papier. Jest on w stanie wyliczyć położenie 900 milionów kropli w ciągu sekundy. W chwili obecnej Memjet korzysta z podobnych kartridży z atramentem co konkurencja. Firma chce jednak w najbliższym czasie opracować kartridż o pojemności 50 ml. To pięciokrotnie więcej, niż obecnie używane pojemniki na tusz. Miałby on kosztować około 20 USD. Silverbrook udostępniła filmy pokazujące drukarki podczas pracy.