Onderzoekers maken snelle 3d-nanoprinter

Onderzoekers van de Vienna University of Technology hebben een zeer snelle 3d-printer voor het printen van structuren op nanoschaal ontwikkeld. De 3d-printer werkt op basis van spiegels en een laser, en maakt gebruik van een vloeibare hars.

Huidige 3d-printers die op een dergelijke kleine schaal werken hebben snelheden die worden uitgedrukt in millimeters per seconde, maar de door de Weense onderzoekers ontwikkelde 3d-printer kan ragfijne structuren produceren met snelheden tot vijf meter per seconde.

De onderzoekers maken voor de 3d-printer gebruik van spiegels om een laserstraal te richten en zo een vloeibare hars op specifieke plaatsen uit te laten harden. De acceleratie en deceleratie van de draaiing van de spiegels bleek het grootste struikelblok bij de ontwikkeling.

De vloeibare hars is samengesteld uit onder meer moleculen die onder invloed van laserlicht een kettingreactie veroorzaken onder de monomeren in de hars, waardoor de hars op die plekken uithardt. Deze 'katalysator'-moleculen reageren alleen als ze twee fotonen tegelijk absorberen en dat gebeurt alleen in het centrum van de laserstraal.

Het voordeel van de oplossing van het Weense onderzoeksteam is dat complexere structuren zijn te maken doordat de lagen van de structuren onafhankelijk van elkaar afgezet kunnen worden. De hars kan namelijk op elke 3d-locatie uitgehard worden.

De onderzoekers denken dat de snelheid van de 3d-printer het mogelijk maakt om de technologie te gebruiken voor onder meer medische toepassingen.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (36)

[Creesch]

Er word melding gemaakt van medische toepassingen, waar moet ik dan aan denken? Ik kan zo snel ook niet bedenken waar dit nog meer nuttig voor zou kunnen zijn?

Los daarvan wel ongeloofelijk vet dat dit mogelijk is!

[Anoniem: 406468]

Ik heb net het vak Regenerative Medicine afgesloten, onderdeel van Biomedische Wetenschappen jaar 2. Om het kort te houden, met deze techniek kan je zeer precieze "scaffolds" maken, structuren die je in het lichaam kan aanbrengen ter vervanging van beschadigd weefsel. Deze scaffolds zijn zodanig geprocessed met biologische moleculen dat het lichaam hier goed mee overweg kan. Tijdelijke scaffolds voor regeneratie door middel van het lichaam zelf bijvoorbeeld, waarbij de scaffold na verloop van tijd opgelost wordt. In de structuur van de scaffold waar veelal poriën inzitten kunnen cellen groeien en differentiëren naar de juiste celtypen, stamceltherapie is dus belangrijk hierbij. Ook permanente scaffolds zijn mogelijk. Overigens moet ik opmerken dat het lichaam voor een zeer significant deel uit bindweefsel bestaat, waartussen dan cellen liggen. Je kunt letterlijk een hart strippen van z'n cellen en er nieuwe (lichaamseigen, in verband met afstootreacties) cellen op laten groeien - al is deze ontwikkeling nog niet perfect. De ontwikkeling van de techniek hierboven is dan ook zeer behulpzaam voor de biomedische wetenschappen omdat hiermee voorheen onmogelijk te produceren vormen gemaakt kunnen worden. De techniek zal wel iets aangepast moeten worden om met de juiste materialen te werken of het nu gebruikte materiaal te kunnen biomodificeren, maar de nauwkeurigheid en snelheid van deze techniek zijn veelbelovend.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 406468 op 22 juli 2024 14:30]

[zvbhvb]

Stamcel celtherapie wordt in Azie en met name China en Singapore al commercieel toegepast? Onderzoek er na al meer dan 10 jaar terwijl er hier in het westen nog een taboe op rust?

[EnderQ]

Er zijn verschillende soorten stamcellen waarvan sommige niet uit embryonaal weefsel worden gewonnen. http://nl.wikipedia.org/wiki/Stamcel

[psychodude]

Zo'n raceauto kan medicatie heel snel op de plaats van bestemming afleveren .

Zonder dollen, wat Senzune ook aangeeft, biedt dit soort techniek potentie voor het printen van een 'scaffold', een biologisch framework als het ware. De echte medische toepasbaarheid hiervan is op dit moment echter nog twijfelachtig.

Er zijn wel een aantal zeer opmerkelijke voorbeelden te benoemen waarbij biologische scaffolds zijn gebruikt om buitengewone transplantaties in experimenteel onderzoek te bewerkstelligen, zoals het crëeren van een kloppend hart en een functionele long. De volgende interessante stap hierbij zou natuurlijk zijn om hiervoor een op maat gemaakt framework te kunnen printen en stamcellen te gebruiken om in te vullen.

Alleen zoals je je voor kunt stellen, zitten hier veel haken en ogen aan. Het zou een combinatie van twee zeer experimentele vormen van medisch-wetenschappelijk onderzoek betreffen, voor 2020 zullen we hiervan waarschijnlijk nog geen resultaten binnen mensen op dusdanige schaal in onderzoeks verband zien dat er ook maar iets zinnigs over de potentie gezegd kan worden, en zal het na 2025 zijn willen we de nodige trials hebben afgerond en indien het haalbaar en veilig is alle benodigde toestemmingen rond te hebben.

Items waarvoor scaffolds eenvoudiger zouden zijn zijn bijv. bloedvaten. Je kunt je voorstellen dat je de 3d vorm print, cellen de bekleding laat vormen en vervolgens je 'bakvorm' wegneemt. Alleen geldt hierbij weer als probleem dat op dit moment transplantaties, zelfs met eigen stamcellen, toch een afweer reactie teweeg lijken te brengen binnen dier experimenteel onderzoek. Dit betekend dat de ontvangers hiervan de rest van hun leven vast zouden zitten aan immuunsuppressiva (met alle praktische gevolgen, en nog niet te spreken over risico's van dien). Hierdoor blijft kunsstof voor alsnog praktischer, en daar is geen fancy 3D printer voor nodig.

Een laatste optie welk nog wel overblijft zou prothesemateriaal voor heup vervangende therapie e.d. kunnen zijn, alhoewel je daar geen hars voor zult gebruiken maar wat meer rigide materialen zult willen benutten. Indien 3D printers dat soort prothese materialen sneller en voordeliger kunnen produceren, heeft het mogelijk op dat gebied enige potentie.


All-in-all betwijfel ik op dit moment de medische toepasbaarheid. Ik geloof dat deze techniek buitengewoon interessant zal kunnen zijn binnen onderzoeks doeleinden, maar zie ik zeker op de korte termijn weinig praktisch nut binnen de medische sector.

[Vulcanic]

Denk dan bijvoorbeeld aan het printen van oorprotheses.

[Anoniem: 448639]

welk gedeelte van het oor denk jij dan aan? het gaat hier om microscopisch kleine (zie ook de schaal in het filmpje) structuren, waar delen van het oor toch eerder milimeterschaal zijn (factor 1000 groter).

[sygys]

Het ziet er naar mijn idee ook nog vrij grof uit. nu is dit natuurlijk wel belachelijk klein.... als ze deze techniek in grotere machines gebruiken lijkt het me wel zinvol. echter is de volgende vraag. wat is de kwaliteit van deze hars en kan het uberhaupt wel gebruikt worden in combi met bloed o.i.d.?

[Raling]

Hamer/stijgbeugel zijn zeer klein, alhoewel hier al protheses voor bestaan.

[Jeanpaul145]

Gezien de snelheid van het ding (blijkbaar tot 5 m/s) zullen macro-objecten geen enkel probleem zijn.
Toch zie ik dit vooral voordelen hebben op microscopische schaal, bijvoorbeeld om kleine bots te maken die rechtstreeks geïnjecteerd kunnen worden. Hier zitten we nog wel een half decennium minimaal vanaf, maar een manier van massafabricage zal onmisbaar zijn voor complexere toepassingen voor nanotech dan de huidige coatings.

[Mattie112]

Ja, bijvoorbeeld maar ook kleinere dingen (hartklep?).
Is natuurlijk super als dat snel kan wanneer het nodig is.

[tijnvw]

Bij inwendige protheses als bijvoorbeeld een hartklep is immunocompatibliteit (lees: niet worden afgestoten) een veel groter issue dan vorm, of al helemaal snelheid. Als je een hartklepdefect hebt, kun je daar over het algemeen prima mee rondlopen totdat je prothese er is. Dan nog is de wachtrij voor de operatiekamer langer dan voor de protheses.

[Rob Krauts]

http://tweakers.net/nieuw...erkaak-geimplanteerd.html

[Iblies]

Wat dacht je van tanden? Een implantaat kost gauw 700 euro, deels materiaal, deels arbeid. Ik zie het gebeuren dat een tandarts 's morgens een scan maakt en in de avond wordt die erin gezet.
Het lijkt een vreemde uitvinding, maar over vijf jaar is deze niet meer weg te denken en helemaal ingeburgerd.

[Collaborator]

Hoe denk je dat het nu al gaat mbt implantaten van tanden en gebitten op implantaten? (maar dat is meer een discussie over 3D printers, niet Nano-3d printers)

Ik heb de interactieve 3d modellen van kaak + prothese voorbij zien komen en de op basis daarvan geproduceerde onderdelen. Nu gaan die van tandarts naar producent naar tandprotheticus bijvoorbeeld. Zo kan iedereen zien hoe het moet komen te zitten.

Maar dat gaat niet niet om de tand zelf maar om de 'connectiepunten'/implantaat zelf.. waar het gebit/tand op de implantaat gezet word.

Het 'gebit' zelf zal nog altijd handwerk blijven omdat het om zeer veel fijne aanpassingen met zacht materiaal gaat, en het heel persoonlijk is wat fijn is (vooral voor oudere mensen). Veel ambachtelijk werk om een perfect passend gebit te maken. Dat zal niet zomaar geautomatiseerd kunnen worden.

[Atmosfeer]

Niet nuttig? gast!

Dit soort dingen kunnen de wereld veranderen!

[BartX]

Vandaar dat wij te stom zijn om los te lopen....
Het is dus printen in 3D om een design te kunnen testen of demonstreren. Het werkelijke eindproduct wordt niet rechtstreeks zo geprint hé (zie hartkleppen enz..)

Toch een paar jaar geleden al filmpjes op YouTube gezien van 3D printers.

[klonic]

Een toepassing is het maken van filters. Ik weet dat er nu al op deze wijze sterallisatiefilters gemaakt worden die bacteriën uit melk filteren. ZO hoef je niet te verhitten of chemicaliën toe te voegen. Ook kan dit voor de aandrijving gebruikt worden van nanorobots. Als de hars geleidend is of word vervangen door een geleidende hars dan kan dit ook in de electronica een aantal toepassingen vinden.

[Liquid_Bisquit]

Inderdaad, hamer en aanbeeld van het binnenoor boetseren wordt zo wel heel gemakkelijk. Stel dat je zo een nanoprinter ooit zou kunnen injecteren, kan die eventueel zelfs een hartklep ter plekke bijwerken na een hartinfarct of zelfs een muniscus opnieuw opbouwen.

[mrwolf]

De printer zelf is waarschijnlijk niet zo miniscuul hoor

[Dj Neo Ziggy]

Maar ja wat heeft dan je voorkeur: zo'n ding van hars in je of iets van jezelf dmv stamcellen?

[TukkerEdje]

Zoiets als hier: nieuws: Onderzoekers printen botten met 3d-printer ? Maar dan kunnen ze zelfs een aambeeld of stijgbeugel (kleinste botjes menselijk lichaam, te vinden in het binnenoor) maken...

[Yezpahr]

Persoonlijk vermoed ik dat het bouwen van cellen nog wel even op zich laat wachten.
Het artikel waar je naar verwijst doet iets anders dan botten printen.

De printerkoppen brachten een 20 micrometer dun laagje polymeer aan op een calciumfosfaatpoeder. De op deze manier opgebouwde cilinders werden vervolgens gedurende een week in een bad met jonge menselijke botcellen geplaatst.

Tot op de dag van vandaag is het dus makkelijker om een paar cellen te pakken van des betreffend doof persoon en dat in een bad met stamcellen te laten groeien. (makkelijker, ik zei niet goedkoper )

Dat zal vermoedelijk ook zo gaan met het maken van die kleine gehoorbotjes, al lijkt het me dan een gunstigere oplossing om gelijk deze techniek uit te ontwikkelen: nieuws: Infrarood kan doven mogelijk weer laten horen (<---interessant +1)

[Anoniem: 434945]

Als je ziet hoe snel de technologie gaat verbaasd het me dat het nog niet mogelijk is goud te maken of andere metalen.

Maar dit ding werkt met hars en lasers, dus dit ding zal ongetwijfeld geen miniatuur mannetje voor t autootje kunnen printen (of andere organische dingen zoals hartkleppen). Misschien kunnen we straks wel zeer gespecialiseerd gereedschap maken hier mee waarbij bij elke operatie het onderdeeltje iets anders moet zijn.. Of een miniatuur satelliet, stuk milieuvriendelijker..

[Rub3s]

Om atomen te maken moet je nog in wat stappen kleiner denken

[JanW23]

Hoe vaak zou zo'n plaatje nou uitvergroot zijn....?

[mark-k]

Er staat een schaal bij in het filmpje, dus ff rekenen en je weet t. Het beeld dat je zie voor je het filmpje start is, zeer snel geschat, ongeveer 25.000 keer vergroot. No guarantees, kan best zijn dat ik helemaal mis zit met mijn 2 seconden berekening.

[26779]

Bij het filmpje zie je de schaal: 100um.. de totale lengte van de racewagen schat ik op dat plaatje rond de 200um ofwel: 0,2 mm

[Nixo]

Ik kan hier eigenlijk alleen maar verbaast naar kijken!

De snelheid en precisie waarmee het gebeurt moet wel zeer bruikbare mogenlijkheden creeeren. Vooral als de hars ook in de practijk sterk is.

Is dit trouwens ook de kleinste racewagen ooit gemaakt?

[Snuffel]

De kleinste en de snelste

[Anoniem: 221563]

Zouden ze hier gemakkelijk nanobots mee kunnen maken voor de medische wereld?

[Marathir]

Nu nog de juiste atomen kunnen 'plotten'. Dan zie ik een toekomst waar volledige ledematen 'aangeprint' worden

[Jolke]

Leuke techniek. Ik kan de snelheid zeker waarderen, hier gebruiken we snelheden van max een paar mm/s. Echter, als je honderden lagen moet printen dan is zo'n snelheid wel nodig, anders is het niet praktisch - en de sbelheid is juist een van de de grootste bottle necks op dit momoment voor 3D en rapid prototyping.

Duidelijk verschil met het onderzoek hier (hars/laser/uitharden) en het printen van botten of tandimplantaten wat mbv van poeder gedaan wordt. Bij het printen van laagjes poeder is naast het bakken van het materiaal tot een continue massa ook een stap nodig om het overtollige materiaal weg te halen. Het mooie van print-technieken is juist het een 'additieve' techniek is: je plaats alleen materiaal daar waar je het nodig hebt, en niet een 'subtractieve' zoals lithografie is.