소리로 3D 물체 만들기 - ScienceDaily

Max Planck Institute for Medical Research와 Heidelberg University의 과학자들은 물질을 3D로 조립하는 새로운 기술을 개발했습니다. 그들의 개념은 다중 음향 홀로그램을 사용하여 고체 입자, 겔 비드 및 생물학적 세포까지 인쇄할 수 있는 압력장을 생성합니다. 이러한 결과는 생의학 공학에 응용할 수 있는 새로운 3D 세포 배양 기술을 위한 길을 열어줍니다.

적층 가공 또는 3D 프린팅을 사용하면 기능성 또는 생물학적 재료로 복잡한 부품을 제작할 수 있습니다. 기존의 3D 프린팅은 개체가 한 번에 한 줄 또는 한 층으로 구성되는 느린 프로세스일 수 있습니다. 하이델베르그와 튀빙겐의 연구원들은 이제 단 한 번의 단계로 더 작은 빌딩 블록에서 3D 개체를 형성하는 방법을 시연합니다. “우리는 성형 초음파를 사용하여 단일 샷 내에서 미세 입자를 3차원 물체로 조립할 수 있었습니다. “이것은 바이오프린팅에 매우 유용할 수 있습니다. 거기에서 사용되는 세포는 프로세스 동안 환경에 특히 민감합니다.”라고 하이델베르그 대학의 Peer Fischer 교수는 덧붙입니다.

음파는 물질에 힘을 가합니다. 확성기에서 나오는 압력파를 경험하는 콘서트 참석자라면 누구나 알고 있는 사실입니다. 인간의 귀로는 들을 수 없는 고주파 초음파를 사용하여 파장을 1밀리미터 미만의 미세한 영역으로 밀어넣을 수 있으며, 연구원은 이를 사용하여 생물학적 세포와 같은 매우 작은 빌딩 블록을 조작합니다.

이전 연구에서 Peer Fischer와 동료들은 음향 홀로그램(특정 음장을 인코딩하도록 만들어진 3D 프린팅 플레이트)을 사용하여 초음파를 형성하는 방법을 보여주었습니다. 그들이 시연한 음장은 재료를 2차원 패턴으로 조립하는 데 사용할 수 있습니다. 이를 바탕으로 과학자들은 제작 개념을 고안했습니다.

음향장은 입자를 포착합니다.

새로운 연구를 통해 팀은 개념을 한 단계 더 발전시킬 수 있었습니다. 그들은 물에 자유롭게 떠다니는 입자와 세포를 포획하여 3차원 형태로 조립합니다. 게다가 이 새로운 방법은 유리 또는 하이드로겔 비드와 생물학적 세포를 포함한 다양한 재료와 함께 작동합니다. 제1저자인 Kai Melde는 “중요한 아이디어는 여러 음향 홀로그램을 함께 사용하고 입자를 포착할 수 있는 결합된 필드를 형성하는 것”이라고 말합니다. 홀로그램 필드를 최적화하는 알고리즘을 작성한 Heiner Kremer는 다음과 같이 덧붙입니다.

과학자들은 그들의 기술이 3D에서 세포 배양 및 조직 형성을 위한 유망한 플랫폼이라고 믿습니다. 초음파의 장점은 생물학적 세포를 사용하기에 부드럽고 조직 깊숙이 이동할 수 있다는 것입니다. 이렇게 하면 해를 끼치지 않고 원격으로 세포를 조작하고 푸시하는 데 사용할 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/02/230213120734.htm