Usar sonido para fabricar objetos

Una nueva tecnología ensambla materia tridimensionalmente en un solo paso mediante impresión 3D y múltiples hologramas acústicos que generan los campos de presión adecuados mediante los cuales partículas sólidas, gotas de geles e incluso células biológicas conforman objetos.

La fabricación aditiva o impresión 3D permite fabricar piezas complejas a partir de materiales funcionales o biológicos. La impresión 3D convencional puede ser un proceso lento, en el que los objetos se construyen línea a línea y o capa a cada.

Un equipo que incluye a Kai Melde, del Instituto Max Planck de Investigación Médica en Alemania, y a Peer Fischer, de la Universidad de Heidelberg en Alemania, ha demostrado cómo formar un objeto tridimensional a partir de bloques de construcción más pequeños en un solo paso. Los investigadores fueron capaces de ensamblar micropartículas hasta conformar un objeto tridimensional en un solo paso utilizando ultrasonidos.

Las ondas sonoras ejercen fuerzas sobre la materia, algo que sabe cualquier asistente a un concierto que ha notado las ondas de presión de un altavoz cercano. Utilizando ultrasonidos de alta frecuencia, inaudibles para el oído humano, se pueden llevar las longitudes de onda por debajo de un milímetro al ámbito microscópico, lo que sirve para manipular bloques de construcción muy pequeños, como las células biológicas.

En sus estudios anteriores, Fischer y sus colegas demostraron cómo formar ultrasonidos utilizando hologramas acústicos, placas impresas en 3D que se fabrican para codificar un campo sonoro específico. Esos campos sonoros, demostraron, pueden utilizarse para ensamblar materiales en patrones bidimensionales (o sea en estructuras delgadas, no muy diferentes de la tinta impresa en una hoja de papel.

Con su nuevo estudio, el equipo ha conseguido llevar su concepto un paso más allá. Ahora es posible capturar partículas y células que flotan libremente en el agua y ensamblarlas en formas tridimensionales. Además, el nuevo método funciona con diversos materiales, como vidrio, hidrogel y células vivas.

La nueva técnica permite ensamblar materia tridimensionalmente empleando ondas de sonido e impresión 3D. (Imagen: MPI for Medical Research / Heidelberg University / Kai Melde)

La nueva tecnología se perfila como una plataforma prometedora para la formación de cultivos celulares y tejidos vivos en 3D. La ventaja de los ultrasonidos es que no suelen dañar a las células y que al mismo tiempo pueden penetrar profundamente en los tejidos. Así, la nueva tecnología podrá utilizarse para asir células y moverlas hasta los sitios necesarios sin dañarlas.

El equipo de Melde expone los detalles técnicos de su nuevo y revolucionario proceso de fabricación en la revista académica Science Advances, bajo el título “Compact holographic sound fields enable rapid one-step assembly of matter in 3D Science Advances”. (Fuente: NCYT de Amazings)