Ein Team von Wissenschaftlern der University of Oregon hat eine Methode entwickelt, um fluoreszierende Strukturen mittels eines neuartigen 3D-Druckverfahrens herzustellen. Das berichtet die Universität in einem Artikel auf ihrer Website. Die Technik könnte insbesondere für medizinische Anwendungen vielversprechend sein, da sie die Verfolgung und das Monitoring von Implantaten im Körper erleichtert. Möglich wird dies durch die Integration von fluoreszierenden Molekülen, sogenannten Nanohoops, in das Druckmaterial.
Die Methode basiert auf der Technik des Melt Electrowriting, die es ermöglicht, filigrane Objekte mit hoher Auflösung zu drucken. Diese Technik wurde in der Forschungsgruppe des Ingenieurs Paul Dalton an der Phil and Penny Knight Campus for Accelerating Scientific Impact entwickelt. Die Forscher aus Daltons Labor haben sich mit dem Chemielabor von Ramesh Jasti an der University of Oregon zusammengetan, um Nanohoops – ringförmige Moleküle auf Kohlenstoffbasis – in ihre 3D-gedruckten Strukturen zu integrieren.
Die Forschungsergebnisse wurden unter dem Titel „[n]Cycloparaphenylenes as Compatible Fluorophores for Melt Electrowriting“ veröffentlicht.
Fluoreszierende Nanohoops für bessere Überwachung von Implantaten
Nanohoops sind fluoreszierende Moleküle, die bei UV-Licht unterschiedlich farbig leuchten. Das Team hatte die Idee, diese Moleküle in 3D-gedruckte Implantatstrukturen zu integrieren, um das Gewebe von den Implantaten im Körper besser unterscheiden zu können. Laut Jasti hatten sie zunächst Zweifel, ob das Vorhaben gelingen würde, da frühere Versuche mit anderen fluoreszierenden Molekülen nicht erfolgreich waren. Ein Grund dafür war, dass diese Moleküle durch die Hitze während des Druckverfahrens zerstört wurden. Die von Jastis Labor entwickelten Nanohoops hingegen sind stabil genug, um die hohen Temperaturen beim Melt Electrowriting zu überstehen.
Das Ergebnis sind langlebige, leuchtende Strukturen, die unter normalen Bedingungen durchsichtig bleiben, aber bei Bestrahlung mit UV-Licht fluoreszieren. Diese Eigenschaften machen sie zu potenziellen Kandidaten für den Einsatz in der Medizin, insbesondere für die Entwicklung neuer Implantate wie künstlicher Blutgefäße, Wundheilungstechnologien oder Gerüste zur Nervenregeneration.
Zusammenarbeit für zukünftige Anwendungen
Die Entwicklung dieser Technologie ist das Ergebnis mehrerer Jahre Zusammenarbeit zwischen Daltons und Jastis Laboren. Die Forscher führten umfangreiche Tests durch, um sicherzustellen, dass die Stabilität und Festigkeit des 3D-Druckmaterials durch die Nanohoops nicht beeinträchtigt wird. Auch die biologische Verträglichkeit der Materialien wurde überprüft, um ihre Eignung für medizinische Anwendungen zu gewährleisten.
Ein weiteres vielversprechendes Einsatzgebiet der fluoreszierenden 3D-Strukturen könnte die Sicherheitsbranche sein, wie Jasti anmerkt. Die Forscher haben bereits ein Patent angemeldet und hoffen, die Technologie künftig kommerziell nutzen zu können.
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