Forscher aus Großbritannien der Universitäten Bristol und Bath haben ein neues 3D-Druckverfahren namens Sonolithographie entwickelt. Die Methode zielt auf medizinische Anwendungen, dem Bioprinting, ab und macht und ermöglicht es mit computergesteuertem Ultraschall präzise vorbestimmte Muster auf Oberflächen aus Aerosoltröpfchen oder -partikeln herstellen. Die Sonolithographie lässt sich neben der Medizin und in der Elektronik einsetzen.

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An den Universitäten Bath und Bristol haben Forscher einen Weg entwickelt, wie sie mikroskopische Partikel und Tröpfchen mit der Kraft des Schalls in der Luft zu präzisen Mustern formen. Laut einer Pressemitteilung der University of Bristol der University of Bristol könnte sich das auf Bereiche wie die Medizin und Elektronik auswirken.

Ihre Arbeit dazu haben sie im Fachmagazin Advanced Materials Technologies im Artikel mit dem Titel „Sonolithography: in-air ultrasonic particulate and droplet manipulation for multi-scale surface patterning“ veröffentlicht.

Einsatz in Biomedizin und Elektronik

Screenshot YT-Video zur Arbeit der Forscher
Prof. Fraser erklärt, dass die Kraft des Ultraschalls kleine Partikel schweben lässt (Bild © Screenshot YouTube-Video „Sonolithography: In‐Air Ultrasonic Particulate and Droplet Patterning“).

Dem Forscherteam ist es gelungen, mit computergesteuertem Ultraschall präzise vorbestimmte Muster auf Oberflächen aus Aerosoltröpfchen oder -partikeln herzustellen. Die Forscher gehen davon aus, dass sie mit ihrer Arbeit das Drucken revolutionieren können. Außerdem ließe sich die Geschwindigkeit, Kosten und Präzision berührungsloser Strukturierungstechniken in der Luft verbessern.

In ihrem Artikel zeigen sie auf, was sie mit der Sonolithographie in der Biofabrikation erreichen können. Im Jahr 2019 haben wir eine neue 3D-Bioprinting-Technik aus den USA vorgestellt, bei der mit Ultraschall lebende Zellen in Gewebe ausgerichtet werden.

Die Arbeit des Teams in der Biomedizin zeigt, dass die Technik sich für viele Materialien eignet. Die Forscher wollen sich auch auf die gedruckte Elektronik konzentrieren und mit der Sonolithographie leitfähige Tinten in Schaltkreisen und Komponenten anordnen.

Die Forscher über ihre Arbeit

Die Hauptautorin des Artikels Dr. Jenna Shapiro ist wissenschaftliche Mitarbeiterin an der School of Cellular and Molecular Medicine an der Universität Bristol.

Sie erklärt:

„Die Sonolithographie ermöglicht eine sanfte, berührungslose und schnelle Strukturierung von Zellen und Biomaterialien auf Oberflächen. Tissue Engineering kann verwendet werden Biofabrikationsmethoden zum Aufbau definierter Strukturen von Zellen und Materialien. Wir erweitern die Toolbox für die Biofabrikation um eine neue Technik.“

Professor Mike Fraser vom Institut für Informatik der Universität Bath erklärte:

„Es wurde bereits gezeigt, dass die Kraft des Ultraschalls kleine Partikel schweben lässt. Wir freuen uns, dass wir den Anwendungsbereich durch die Strukturierung dichter Materialwolken in der Luft erheblich erweitert haben. Wir können algorithmisch steuern, wie sich das Material in Formen einfügt.“

Bruce Drinkwater, Professor für Ultraschall am Institut für Maschinenbau der Universität Bristol, ergänzt:

„Die Objekte, die wir manipulieren, haben die Größe von Wassertropfen in Wolken. Es ist unglaublich aufregend, so kleine Dinge mit einer so feinen Kontrolle zu bewegen. Wir können Aerosolsprays mit unerhörter Präzision lenken bei Anwendungen wie der Arzneimittelabgabe oder der Wundheilung.“

Videodemonstration der Sonolithography

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