Сахар – это излюбленное лакомство детей и сладкоежек. Виртуозы-кондитеры создают шедевры, пользуясь его способностью при нагреве превращаться в похожую на стекло субстанцию. Сахар применяется для печати сладких десертов на 3D-принтере. За необычные свойства сахар полюбили не только кулинары, но и учёные.
Иллинойсский университет сообщает, что выпускник Мэтью Гелбер и профессор биоинженерии и директор Ракового центра в Иллинойсе Рохит Бхаргава создали новый 3D-принтер, способный печатать детализированные биологические структуры из сахара.
Конечно, существую и другие принтеры, которые работают с сахаром. Но в отличие от коммерческих принтеров, устройство за авторством учёных использует изомальтит – сахарозаменитель, который встречается в свёкле, его добавляют в леденцы от кашля. После печати сахарные изделия застывают и твердеют, создавая устойчивые структуры, которые можно применять при производстве различных устройств и в связанных с медициной отраслях – к примеру, в биомедицинской инженерии и изучении рака.
«Создаётся каркас, который можно обернуть мягким материалом. Он подходит для выращивания клеток и тканей, и когда процесс завершён, сахар растворяется, – рассказал Бхаргава журналистам TechXplore. – Например, одно из применений разработки – это выращивание тканей или изучение опухолей в лаборатории. Клетки обычно выращивают на плоских поверхностях. Данный метод позволяет изучить некоторые характеристики клеток, но он не способствует быстрому анализу функционирования системы в организме. В теле человека всё имеет определённую форму, и между формой и функцией прослеживается тесная связь».
Печать сахарного каркаса для выращивания сердечной мышечной ткани – непростая задача. Под действием слишком большого давления изделие теряет форму, а чересчур высокие температуры приводят к тому, что материал застывает или сгорает. К счастью, изомальтит в меньшей степени, чем сахар, склонен к кристаллизации и изменению цвета.
Учёные использовали определённый ряд настроек для принтера. После установки нужной скорости, температуры и давления принтер способен печатать сложные изомальтные конструкции из рёбер и трубок, которые похожи на органические структуры. При этом принтер не допускает горения сахара, а конструкции получаются прочными.
Бхаргава утверждает, что после того, как ткань будет выращена на каркасе, сахар растворится, а самостоятельная органическая структура останется. Растворение сахара ведёт к образованию связанных между собою трубок и туннелей, которые можно использовать в качестве кровеносных сосудов для транспортировки питательных веществ. Кроме того, пустоты смогут стать каналами в медицинских изделиях.
Учёные планируют создать оболочку, которая позволит контролировать время и скорость растворения каркаса. По схожему принципу устроена оболочка пилюль. Сахарные каркасы вряд ли будут использоваться для печати органов или медицинских препаратов из гидрогеля в ближайшее время, но технология выглядит обещающе, она обязательно станет для медицины сладкой победой.