Forscher der Abteilung für Materialwissenschaften und -Technik an der POSTECH haben unter der Leitung von Professor Seung Soo Oh, Professor Emeritus Jung Ho Je, Dr. Moon-Jung Yong und die Ph.D. Kandidaten Un Yang und Byunghwa Kang haben ein 3D-Druckverfahren für das direkte, präzise Schreiben und Bemustern verschiedener Biopolymere mit voller mechanischer Stabilität und funktioneller Integrität entwickelt. Ihre Arbeit haben die Forscher in einem Artikel mit dem Titel „Type-Independent 3D Writing and Nano-Patterning of Confined Biopolymers“ im Fachjournal Advanced Science veröffentlicht.
Typunabhängiges 3D-Schreiben von Biopolymeren
Die neuartige 3D-Druck-Methode bewahrt die Faltstruktur und molekulare Funktion verschiedener Biopolymere, indem eine biopolymerhaltige Lösung nacheinander eingeschlossen, verdampft und verfestigt wird. Die Technik erzeugt unabhängig von den Biopolymertypen 3D-Biopolymerarchitekturen mit präzise kontrollierter Größe und Geometrie mit Submikrometerauflösung. Die gedruckten Biopolymere können außerdem ihre eigenen gewünschten Funktionen zeigen, wodurch eine punktgenaue Lokalisierung von raumzeitlichen Biofunktionen erreicht wird, einschließlich molekularer Erkennung und katalytischer Reaktionen.
In Bereichen, in denen das Prinzip genutzt wird, dass auf molekularer Ebene die Verdampfung und Verfestigung einer reinen biopolymerhaltigen Lösung unabhängig vom Biopolymertyp erfolgt, kann diese 3D-Druck-Technik angewendet werden. Das 3D-Druckverfahren verursacht aufgrund einer milden Verarbeitungsumgebung bei Raumtemperatur und Umgebungsluft ohne Zusatzstoffe keine Beschädigungen oder Verformungen der Biopolymere.
Mögliche Anwendungsbereiche
Die Arbeit der Forscher könnte Anwendung in der Entwicklung von Materialien finden, die biologisches Gewebe im Mikromaßstab analysieren und nachahmen können. Künstliche Zellen und Gewebe, die in einer biologischen Umgebung richtig funktionieren können, und Biochips können ebenfalls damit hergestellt werden. Die Forscher wollen das 3D-Druckverfahren für zellnachahmende Geräte der nächsten Generation für die praktische Diagnostik und Arzneimittelentwicklung entwickeln.
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Stimmen der Beteiligten
Professor Seung Soo Oh, der POSTECH-Teamleiter, sagte:
„Die Bedeutung dieser Forschung liegt darin, erstmals die Möglichkeit zu beweisen, 100 % funktional und strukturell aktive Biopolymere in ultrafeinen 3D-Strukturen zu drucken.“
Professor Emeritus Jung Ho Je kommentierte:
„Es birgt das Potenzial, den Druck verschiedener Materialien mit unterschiedlichen optischen und elektrischen Eigenschaften, einschließlich komplexer Materialien wie Quantenpunkte und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, auszuweiten.“