Ses dalgaları ile 3 boyutlu nesne oluşturmak artık mümkün

Bilim insanları, ses dalgalarını kullanarak maddeyi üç boyutlu olarak bir araya getiriyor ve üç boyutlu baskısını oluşturuyor.

Tarih: 13 Şubat 2023

Kaynak: Max-Planck-Gesellschaft

Özet: Bilim insanları, maddeyi 3 boyutlu olarak bir araya getirmek için yeni bir teknoloji geliştirdi. Uyguladıkları yöntem ile katı parçacıklar, jel boncuklar ve hatta canlı hücreler, basınç alanları oluşturan çoklu akustik hologramlar kullanılarak yazdırılabiliyor. Bu teknoloji, yeni 3 boyutlu hücre kültürü tekniğinin biyomedikal mühendisliği alanında kullanılmasının önünü açıyor.

Max Planck Tıbbi Araştırma Enstitüsü ve Heidelberg Üniversitesi'nden bilim insanları, maddeyi 3 boyutlu olarak bir araya getirmek için yeni bir teknoloji geliştirdi. Uyguladıkları yöntem ile katı parçacıklar, jel boncuklar ve hatta canlı hücreler, basınç alanları oluşturan çoklu akustik hologramlar kullanılarak yazdırılabiliyor. Bu teknoloji, yeni 3 boyutlu hücre kültürü tekniğinin biyomedikal mühendisliği alanında kullanılmasının önünü açıyor.

Eklemeli imalat veya 3 boyutlu baskı, işlevsel veya canlı malzemelerden karmaşık parçaların üretilmesini sağlıyor. Ancak bu geleneksel 3 boyutlu baskı süreci, nesnelerin tek seferde satır satır veya katman katman oluşturulmasından dolayı yavaş bir şekilde ilerliyor. Heidelberg ve Tübingen'deki araştırmacılar, artık 3 boyutlu nesnenin daha küçük yapı taşlarından nasıl tek aşamada oluşturulabileceğini gösteriyor. Doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı olan Kai Melde, "Mikropartikülleri, şekillendirilmiş ultrasonik ses dalgalarını kullanarak tek seferde üç boyutlu bir hale getirebildik.’’ diyor. Heidelberg Üniversitesi'nden Profesör Peer Fischer, "Bu, biyobaskı için çok yararlı olabilir. Orada kullanılan hücreler, işlem sırasında çevreye karşı özellikle daha hassas oluyor." diye ekliyor.

Ses dalgaları maddeye basınç uygular. Bunu konsere gidip hoparlörden gelen basınç dalgalarını hisseden herhangi biri de bilir. İnsan kulağının duyamadığı yüksek frekanslı ultrasonik ses dalgaları kullanılarak, dalga boyları mikroskobik aleme bir milimetreden daha az bir mesafede itilebilir. Bu sayede, araştırmacı canlı hücreler gibi çok küçük yapı taşlarını hareket ettirebilir.

Peer Fischer ve meslektaşları önceki çalışmalarında akustik hologramları (belirli bir ses alanını kodlamak için tasarlanan 3 boyutlu baskılı plakaları) kullanarak ultrasonik sesin nasıl oluşturulacağını gösterdi. Bu ses alanlarının, malzemeleri iki boyutlu modellerle birleştirmek için kullanılabileceğini gösteren bilim insanları, bundan yola çıkarak bir yöntem geliştirdi.

Ses alanına gönderilen ses dalgaları parçacıkları hareket ettiriyor.

Ekip, yeni çalışmaları ile konseptlerini bir adım öteye taşımayı başardı. Geliştirdikleri yeni yöntem sayesinde, suda serbestçe yüzen parçacıkları ve hücreleri yakalayıp üç boyutlu şekiller oluşturabiliyorlar. Üstelik bu yöntem; cam, hidrojel boncuklar ve canlı hücreler gibi çeşitli materyallerin kullanıma da uygun. Çalışmanın ilk yazarı Kai Melde, “En önemli amaç, birden fazla akustik hologramı birlikte kullanmak ve parçacıkları yakalayabilecek birleşik bir alan oluşturmaktı." diyor. Hologram alanlarını optimize etmek için algoritmayı yazan Heiner Kremer şunları ekliyor: "3 boyutlu nesnenin tamamının ultrasonik hologram alanlarına dijitalleştirilmesi, hesaplama açısından çok zahmetliydi. Bu yüzden yeni bir hesaplama şekli bulmamız gerekiyordu."

Kullanılan ultrasonik ses dalgası, canlı hücrelerle hassas bir şekilde çalışıyor ve aynı zamanda dokuların derinliklerine nüfuz ediyor. Bu sayede, hücrelere zarar vermeden uzaktan hareket ettirip yönlendirebiliyor. Bilim insanları geliştirdikleri teknolojinin, 3 boyutlu hücre kültürleri ve dokuların oluşumu için umut verici bir yöntem olduğuna inanıyor.

Kaynak: ScienceDaily

Editör: Rumeysa Ünlü