Créer des objets 3D avec du son
Des scientifiques présentent une nouvelle technologie pour assembler la matière en 3D en utilisant des ondes sonores pour l'impression 3D
Des scientifiques du laboratoire des systèmes micro, nano et moléculaires de l'Institut Max Planck pour la recherche médicale et de l'Institut d'ingénierie des systèmes moléculaires et des matériaux avancés de l'Université de Heidelberg ont créé une nouvelle technologie pour assembler la matière en 3D. Leur concept utilise de multiples hologrammes acoustiques pour générer des champs de pression avec lesquels des particules solides, des billes de gel et même des cellules biologiques peuvent être imprimées. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles techniques de culture cellulaire en 3D ayant des applications en ingénierie biomédicale. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Science Advances le 8 février.
L'utilisation d'ondes sonores pour créer un champ de pression afin d'imprimer des particules.
Kai Melde, MPI für medizinische Forschung
La fabrication additive ou l' impression 3D permet de fabriquer des pièces complexes à partir de matériaux fonctionnels ou biologiques. L'impression 3D conventionnelle peut être un processus lent, où les objets sont construits une ligne ou une couche à la fois. Des chercheurs de Heidelberg et de Tübingen montrent maintenant comment former un objet 3D à partir de blocs de construction plus petits en une seule étape.
"Nous avons pu assembler des microparticules en un objet tridimensionnel en une seule fois à l'aide d'ultrasons façonnés", explique Kai Melde, postdoc dans le groupe et premier auteur de l'étude. "Cela peut être très utile pour la bio-impression. Les cellules qui y sont utilisées sont particulièrement sensibles à l'environnement pendant le processus", ajoute Peer Fischer, professeur à l'université de Heidelberg.
Les ondes sonores exercent des forces sur la matière - un fait connu de tous les amateurs de concerts qui ressentent les ondes de pression d'un haut-parleur. Grâce aux ultrasons à haute fréquence, inaudibles pour l'oreille humaine, les longueurs d'onde peuvent être repoussées sous le millimètre dans le domaine microscopique, ce qui permet au chercheur de manipuler de très petits éléments constitutifs, comme les cellules biologiques.
Dans leurs études précédentes, Peer Fischer et ses collègues ont montré comment former des ultrasons à l'aide d'hologrammes acoustiques - des plaques imprimées en 3D, qui sont faites pour coder un champ sonore spécifique. Ces champs sonores, ont-ils démontré, peuvent être utilisés pour assembler des matériaux en motifs bidimensionnels. Sur cette base, les scientifiques ont mis au point un concept de fabrication.
Avec leur nouvelle étude, l'équipe a pu pousser son concept un peu plus loin. Ils capturent des particules et des cellules flottant librement dans l'eau et les assemblent en formes tridimensionnelles. En outre, la nouvelle méthode fonctionne avec une variété de matériaux, notamment des billes de verre ou d'hydrogel et des cellules biologiques. Le premier auteur, Kai Melde, explique que "l'idée cruciale était d'utiliser plusieurs hologrammes acoustiques ensemble et de former un champ combiné capable d'attraper les particules". Heiner Kremer, qui a écrit l'algorithme pour optimiser les champs d'hologrammes, ajoute : "La numérisation d'un objet 3D entier en champs d'hologrammes ultrasonores est très exigeante sur le plan informatique et nous a obligés à mettre au point une nouvelle routine de calcul".
Les scientifiques estiment que leur technologie est une plateforme prometteuse pour la formation de cultures cellulaires et de tissus en 3D. L'avantage des ultrasons est qu'ils sont doux pour les cellules biologiques et qu'ils peuvent pénétrer profondément dans les tissus. Il peut ainsi être utilisé pour manipuler et pousser des cellules à distance sans les blesser.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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