افزایش استحکام چاپ سه بعدی با استفاده از باکتری

دانشمندان یک روش جدید  برای چاپ سه بعدی کربنات کلسیم بر پایه باکتری ابداع کرده اند که می تواند در ترمیم استخوان و بازسازی صخره های مرجانی، کاربرد داشته باشد.

به گزارش تکناک، کربنات کلسیم یک ماده قابل توجه است، زیرا ترکیبی از استحکام، وزن سبک و تخلخل را دارا است.

این اولین بار نیست که ما در مورد چاپ سه بعدی اجسام با کربنات کلسیم می شنویم. رویکردهای قبلی چاپ سه بعدی اجسام با کربنات کلسیم شامل اکسترود کردن ژل حاوی ذرات معدنی بود که متعاقباً خشک و سخت می‌شود. با این حال، برخی از اجسام چاپ شده به این روش نسبتاً نرم و شکننده بوده‌اند، یا با خشک شدن منقبض شده‌اند و ترک‌هایی در آنها ایجاد شده و باعث تغییر شکل آن‌ها شده‌اند.

دانشمندان مؤسسه تحقیقاتی EPFL سوئیس در جستجوی جایگزین بهتری، باکتری به نام Sporosarcina pasteurii را با یک ژل پلیمری سازگار با محیط زیست ترکیب کردند. مخلوط حاصل که با نام BactoInk شناخته می شود، به شکل مورد نظر اکسترود می شود و یک جسم ژلاتینی با ساختار سه بعدی داربست مانندی را تشکیل می دهد که در آن باکتری ها جایگاه می گیرند.

سپس جسم در معرض محلول حاوی اوره قرار می گیرد. این باعث می شود که کربنات کلسیم توسط باکتری ها سخت شوند و در نهایت جایگزین ژل نرم می شود. نهایتا، ماده در محلول اتانول غوطه ور می شود و باکتری ها را از بین می برد.

در نمونه های ساخته شده در آزمایشگاه ، محصولات نهایی با محتوای کربنات کلسیم بیش از 90 درصد در حدود چهار روز ساخته شده‌اند. هر دو رقم احتمالاً با توسعه بیشتر فناوری بهبود می یابند.

امید است که روزی بتوان از این ماده در تولید مرجان مصنوعی استفاده کرد که با پولیپ های مرجانی پر شده و پس از قرار گرفتن در صخره های مرجانی آسیب دیده به مرجان “واقعی” تبدیل شوند. این ماده همچنین ممکن است مستقیماً در محل آسیب استخوان اکسترود شود و استخوان جدیدی برای پر کردن فضای خالی ایجاد کند و در یک برنامه پیشنهادی دیگر، ممکن است از این ماده برای تعمیر آثار هنری آسیب دیده مانند مجسمه ها استفاده شود.

تطبیق پذیری پردازش BactoInk، همراه با اثرات زیست محیطی کم و خواص مکانیکی عالی مواد معدنی، فرصت های جدیدی را برای ساخت کامپوزیت های سبک وزن و باربر که بیشتر شبیه به مواد طبیعی هستند تا کامپوزیت های مصنوعی امروزی، ایجاد می کند.