Подавляющее большинство фотосмол для 3D-печати (также называемой аддитивным производством или AM) и связанных с ней технологий токсичны, не поддаются биологическому разложению и производятся из неустойчивого сырья. Нетрадиционные подходы к 3D-печати предлагают способ освободиться от традиционных ограничений неустойчивых реагентов на основе нефти и химических методов, требующих токсичных мономеров.
Недавнее сотрудничество профессора А. Дж. Бойдстона (кафедра химии) и профессора Одри Жирар (кафедра пищевых наук) из Висконсинского университета позволило впервые продемонстрировать аддитивное производство посредством денатурации белка (AMPD).
Статья опубликована в журнале Green Chemistry.
Концепция AMPD использует недавно изобретенный метод AM, который использует фототермическое преобразование для преобразования структурированного света в тепло, что позволяет создавать трехмерные фигуры в ответ на структурированное тепло (патент США 11,597,145, выданный 7 марта 2023 года, передан WARF).
Метод, изобретенный Бойдстоном и Ли, называется «Нагрев на шаблонном фототермическом интерфейсе» (HAPPI 3D) печать . Учитывая возможность шаблонного фототермического преобразования, доктор Чанг-Ук Ли (Boydston Research Group) предположил, что термическая денатурация белка может быть осуществима в качестве механизма отверждения для преобразования жидкой смолы (водного раствора белка) в твердую часть.
Выше температуры денатурации белки имеют тенденцию к агрегации и затвердеванию. Вместе с исследователем-бакалавром Сунг Джун Кимом и исследователем-постдокторантом доктором Рэйчел Дитрих команда успешно продемонстрировала 3D-печать сложных деталей из нетоксичных, устойчиво полученных белковых растворов.
Они обнаружили, что механические свойства сопоставимы со свойствами некоторых товарных пластиков, и что они могут контролировать пористость напечатанных деталей, регулируя концентрацию белка в смоле. Кроме того, напечатанные детали демонстрируют полную биоразлагаемость, поскольку для того, чтобы сделать их пригодными для 3D-печати, не требуется никаких химических модификаций белков.
Двигаясь вперед, команда стремится расширить сферу применимого белкового сырья, исследовать приложения, которые используют устойчивые характеристики этих материалов, и нацеливаться на приложения, имеющие отношение к здоровью человека, такие как биорезорбируемые тканевые каркасы с геометрией, специфичной для пациента, которые в конечном итоге будут абсорбированы организмом с течением времени. Этот материал имеет потенциал направлять регенерацию и рост тканей внутри тела.
