Технологии 3D-печати сегодня стали привычным делом, однако существуют сферы, где требуется исключительная точность, недоступная обычным устройствам. Оборудование для таких задач — это уникальные системы, компоненты которых, например сопла, зачастую создаются в стерильных условиях полупроводниковых производств. Высокая стоимость этих решений является главным барьером для широкого внедрения передовых технологий. Эту проблему решили исследователи из Массачусетского технологического института (MIT).
Для своей разработки ученые использовали доступный фотополимерный принтер стоимостью всего 13 000 долларов, что для индустрии биотехнологий и «бигфармы» является ничтожно малой суммой. На этой бюджетной платформе команде из MIT удалось создать микросопла, не уступающие по качеству и функциональности промышленным аналогам из чистых комнат.
Разработанные исследователями трёхосевые микросопла позволяют гибко настраивать интенсивность подачи материала и размер капель. Это открывает возможности для создания сложных многослойных моделей. В ходе экспериментов ученым удалось печатать многокомпонентные химические соединения, где жидкие слои чередовались в заданном порядке, не смешиваясь, а после отверждения превращались в высокотехнологичные микрочастицы.
Прототип, созданный, по сути, «на коленке», представляет собой массив из 16 микросопел, размещенных на площади около 1 см². Внутренняя структура компонента включает сложную сеть трёхмерных каналов, обеспечивающих равномерную подачу жидкостей. Весь цикл производства такой детали занимает всего несколько часов, что значительно дешевле и быстрее, чем привлечение ресурсов специализированных полупроводниковых лабораторий.
Авторы проекта уверены, что их метод станет фундаментом для массового выпуска микрочастиц с программируемой структурой. Это позволит создавать «умные» лекарственные формы: например, частицы, внешний слой которых разрушается в желудке, средний слой регулирует скорость высвобождения препарата, а ядро доставляет действующее вещество непосредственно в нужный участок кишечника. Подобные разработки также найдут применение в создании биосенсоров, искусственных клеток для регенерации тканей и материалов с функцией самовосстановления.
Ключевое преимущество технологии заключается в возможности печатать геометрически сложные элементы, производство которых традиционными методами в чистых комнатах затруднено или вовсе невозможно. Масштабирование этого метода способно существенно ускорить вывод на рынок инновационных лекарств и новых функциональных материалов.
