По словам исследователей, струйная печать — одна из самых непосредственных и доступных форм печати, доступных в настоящее время, а струйная печать биомолекул ранее предлагалась учеными. Однако термочувствительность этих нестабильных соединений означает, что печатные материалы быстро теряют функциональность, что ограничивает их использование.
Добавьте очищенный протеин шелка или фиброин, который обладает внутренней прочностью и защитными свойствами, которые делают его подходящим для ряда биомедицинских и оптоэлектронных применений. «Этот природный полимер представляет собой идеальный« кокон », который может стабилизировать такие соединения, как ферменты, антитела и факторы роста, одновременно поддерживая множество различных механически устойчивых форматов», — сказал Фьоренцо Оменетто, доктор философии, старший автор статьи и заместитель декана по исследованиям. и Фрэнк К. Добл, профессор инженерии в Технической школе Тафтса.«Мы думали, что если мы сможем разработать решение для струйной печати по шелку, у нас будет универсальный строительный блок для создания нескольких функциональных форматов печати, которые могут привести к широкому спектру приложений, в которых чернила остаются активными с течением времени», — сказал он. .Используя этот простой подход и начав с того же базового материала, исследовательская группа создала и протестировала «настраиваемую библиотеку» функциональных шелковых чернил для струйной печати, содержащих различные компоненты:Полидиацетилены (КПК), чувствительные к бактериям, напечатанные на хирургических перчатках; слово «загрязненный», напечатанное на перчатке, изменилось с синего на красный после контакта с кишечной палочкой.Белки, стимулирующие рост костей (BMP-2), напечатанные на пластиковой чашке для проверки топографического контроля направленного роста ткани
Ампициллин натрия, напечатанный на бактериальной культуре для проверки эффективности топографического распределения антибиотика.Наночастицы золота, напечатанные на бумаге, для возможного применения в фотонике и биологии (например, цветовая инженерия, зондирование на основе поверхностного плазмонного резонанса и био-визуализация)Ферменты, напечатанные на бумаге, для проверки способности чернил уносить небольшие функциональные биомолекулы.Исследователи, среди которых были сотрудники из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, предвидят широкий потенциал для будущих исследований и применения этой технологии.
Например, Оменетто предполагает, что над биочувствительными перчатками будут работать больше, которые, по его словам, могут избирательно реагировать на различные патологические агенты. Возможность печатать антибиотики в виде топографических рисунков может удовлетворить потребность в «умных» повязках, в которые добавляются и доставляются терапевтические средства, соответствующие сложной травме.
Опубликованное исследование ограничивалось одним чернильным картриджем, но ученые считают, что его можно распространить на печать с несколькими картриджами, сочетающую сложные функции.Помимо Оменетто, авторами статьи были Ху Тао, бывший научный сотрудник лаборатории Оменетто; Бенедетто Марелли, Мяомяо Ян и Бо Ань, факультет биомедицинской инженерии Университета Тафтса; Сердар Онсес и Джон Роджерс из Иллинойского университета в Урбана-Шампейн; и Дэвид Каплан с факультета биомедицинской инженерии и факультета химической и биологической инженерии Университета Тафтса.Оменетто и Каплан первопроходцы в использовании шелка в качестве альтернативы пластику.
В своем выступлении на TED Talk Оменетто в 2011 году назвал шелк «новым старым материалом», который может оказать огромное влияние на многие технические области.Эта работа была поддержана финансированием Управления военно-морских исследований (N14-13-1-0596) и AFOSR (FA9550-14-1-0015).