Βίντεο σαν ταινία επιστημονικής φαντασίας: Εκτυπωτής με μελάνι από βακτήρια παράγει "ζωντανά" υλικά

Στην Ευρώπη ερευνητές του Πανεπιστημίου ΕΤΗ της Ζυρίχης παρουσίασαν έναν 3D εκτυπωτή που εργάζεται με ζωντανά και όχι άψυχα υλικά όπως το πλαστικό ή το μέταλλο, χρησιμοποιώντας μελάνι που περιέχει βακτήρια για να παράγει πολύπλοκα λειτουργικά «ζωντανά» υλικά. Στην άλλη όχθη του Ατλαντικού, ερευνητές του Πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ δημιούργησαν ένα μηχάνημα που έχει δεκαπλάσια ταχύτητα τρισδιάστατης εκτύπωσης από οποιοδήποτε άλλο υπάρχει στην αγορά.

Ο ελβετικός εκτυπωτής, που παρουσιάσθηκε στο Science Advances, δημιουργήθηκε από ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή Αντρέ Στουντάρτ, διευθυντή του Εργαστηρίου Πολύπλοκων Υλικών του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (ΕΤΗ). Το «μελάνι» που περιέχει βακτήρια, επιτρέπει την εκτύπωση μικροσκοπικών βιοχημικών «εργοστασίων», το καθένα με διαφορετικές ιδιότητες, ανάλογα με το τι είδους βακτήρια χρησιμοποιούνται κάθε φορά.

Είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα έως τέσσερα διαφορετικά μελάνια, που περιέχουν διαφορετικά βακτήρια αντίστοιχα, έτσι ώστε να παραχθούν αντικείμενα με μια ποικιλία ιδιοτήτων. Κάθε μελάνι είναι ένα μίγμα που αποτελείται από μια βιοσυμβατή υδρογέλη (από υαλουρονικό οξύ), αλυσίδες μορίων σακχάρων, πυριτία και βακτήρια. To μελάνι έχει μια υφή που θυμίζει οδοντόπαστα και βαφτίστηκε "Flink" (Functional living ink), δηλαδή «λειτουργικό ζωντανό μελάνι» και μπορεί να εκτυπώσει οποιοδήποτε σχήμα.

Προς το παρόν, παραμένει ασαφές πόσο καιρό τα βακτήρια μπορούν να ζήσουν μέσα στα εκτυπωμένα αντικείμενα, αλλά οι ερευνητές υποθέτουν ότι μπορούν να το κάνουν για πολύ καιρό, επειδή είναι ολιγαρκή. Επίσης τόνισαν ότι τα χρησιμοποιούμενα βακτήρια είναι αβλαβή και το ζωντανό μελάνι απολύτως ασφαλές. Τέτοια βακτηριακά μελάνια μπορεί στο μέλλον να βρουν διάφορες ιατρικές, βιοτεχνολογικές και άλλες πρακτικές εφαρμογές, π.χ. για τη δημιουργία ελαστικών μοσχευμάτων δέρματος, την εκτύπωση αισθητήρων που θα περιέχουν βακτήρια και έτσι θα είναι σε θέση να ανιχνεύουν τοξίνες στο νερό. Επίσης μπορεί να αξιοποιηθούν για την ανάπτυξη βιο-φίλτρων που θα καθαρίζουν πετρελαιοκηλίδες και άλλες πηγές ρύπανσης.

Δύο τεχνικά εμπόδια που πρέπει να ξεπερασθούν προηγουμένως, είναι να αυξηθεί ο σημερινός αργός ρυθμός εκτύπωσης και να καταστεί εφικτή η βιο-εκτύπωση σε μαζική κλίμακα.

Κατά μέσο όρο, ένας εμπορικός 3D εκτυπωτής τυπώνει αντικείμενα με ταχύτητα περίπου 20 κυβικών εκατοστών την ώρα. Αυτοί οι κοινοί εκτυπωτές χρειάζονται μία περίπου ώρα για να παράγουν λίγα τουβλάκια τύπου Lego.

Σύμφωνα με το Sciencemag, νέος αμερικανικός εκτυπωτής δεν θέλει πάνω από δέκα λεπτά για να κάνει την ίδια δουλειά, χάρη στην εξελιγμένη κεφαλή εκτύπωσης που διαθέτει. Αυτή έχει ενσωματωμένο ένα λέιζερ, το οποίο θερμαίνει και λιώνει το υλικό, επιτρέποντάς του έτσι να κυλάει πιο γρήγορα μέσα από τα ακροφύσια του εκτυπωτή.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Αναστάσιο Τζον Χαρτ του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο Additive Manufacturing, έδειξαν τις δυνατότητες του νέου εκτυπωτή παράγοντας μέσα σε πέντε έως δέκα λεπτά ένα σκελετό γυαλιών, ένα κωνικό γρανάζι και μια μινιατούρα αντίγραφο του θόλου του ΜΙΤ.