Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) представили инновационную технологию 3D-печати микроскопических электронных форсунок. Эти устройства способны создавать сложные структуры, востребованные в фармацевтике для адресной доставки лекарств и в материаловедении для разработки «умных» покрытий с функцией самовосстановления.
Принцип работы трёхосевых эмиттеров
Разработка представляет собой трёхосевые электроспрей-эмиттеры (triaxial electrospray emitters). Устройство использует электрическое поле для одновременной подачи трёх различных несмешивающихся жидкостей через систему микроскопических каналов. На выходе формируются капли, состоящие из трёх вложенных друг в друга слоёв.
Подобная архитектура капель позволяет программировать поведение микрочастиц. Например, наружная оболочка может быть запрограммирована на растворение в агрессивной среде желудка, промежуточный слой — на контроль скорости высвобождения, а ядро — на высвобождение активного лекарственного компонента непосредственно в целевой области кишечника.
Преимущества 3D-печати перед традиционными методами
Исторически производство подобных эмиттеров было сопряжено с серьезными трудностями. Создание микроканалов требовало использования сложных полупроводниковых технологий и дорогостоящего оборудования в «чистых комнатах», что практически исключало масштабирование процесса для нужд промышленности.
Команда MIT предложила использовать метод 3D-печати — vat photopolymerization (фотополимеризация в ванне). В ходе процесса ультрафиолетовый свет послойно отверждает фотополимерную смолу, позволяя создавать полноценные массивы устройств. Ключевые особенности технологии:
- Высокая плотность: 16 форсунок размещаются на площади всего 1 см².
- Сложная геометрия: внутренние спиральные каналы обеспечивают равномерный поток жидкости ко всем эмиттерам, что недоступно при классических методах сборки.
- Точность: толщина каждого слоя устройства составляет около 25 микрометров.
- Скорость: производство сложного массива занимает всего несколько часов.
Перспективы применения
Проведенные испытания подтвердили, что 3D-печатные массивы способны стабильно создавать однородные трёхслойные микрокапли. Это открывает новые горизонты для массового производства не только лекарственных препаратов, но и биосенсоров, а также продвинутых материалов для регенеративной медицины. Ученые уверены, что отказ от ограничений «чистых комнат» станет отправной точкой для вывода таких технологий из лабораторных условий в серийное производство.
