Cientistas do Laboratório de Micro, Nano e Sistemas Moleculares do Instituto Max Planck de Pesquisa Médica e do Instituto de Engenharia de Sistemas Moleculares e Materiais Avançados da Universidade de Heidelberg criaram uma nova tecnologia para montar matéria em 3D, usando ondas sonoras. Seu conceito usa vários hologramas acústicos para gerar campos de pressão com os quais partículas sólidas, esferas de gel e até células biológicas podem ser impressas. Esses resultados abrem caminho para novas técnicas de cultura de células 3D com aplicações em engenharia biomédica. Os resultados do estudo foram publicados na revista Science Advances .
“Fomos capazes de montar micropartículas em um objeto tridimensional em uma única tomada usando ultrassom moldado”, disse Kai Melde, pós-doutorando do Max Planck Institute no grupo e primeiro autor do estudo.
“Isso pode ser muito útil para a bioimpressão. As células usadas são particularmente sensíveis ao ambiente durante o processo”, disse Peer Fischer, professor da Universidade de Heidelberg.
As ondas sonoras exercem forças sobre a matéria – como as ondas de pressão de um alto-falante. Usando ultrassom de alta frequência, que é inaudível para o ouvido humano, os comprimentos de onda podem ser empurrados abaixo de um milímetro para o reino microscópico, que é usado pelos pesquisadores para manipular blocos de construção muito pequenos, como células biológicas.
Em seus estudos anteriores, Peer Fischer e seus colegas mostraram como formar ultrassom usando hologramas acústicos – placas impressas em 3D, feitas para codificar um campo sonoro específico. Esses campos sonoros, demonstraram os pesquisadores, podem ser usados para montar materiais em padrões bidimensionais. Com base nisso, os cientistas criaram o novo conceito de fabricação.
A equipe capturou partículas e células flutuando livremente na água e as montou em formas tridimensionais. O novo método também funciona com uma variedade de materiais, incluindo esferas de vidro ou hidrogel e células biológicas. “A ideia crucial era usar vários hologramas acústicos juntos e formar um campo combinado que pudesse capturar as partículas”, disse Kai Melde.
“A digitalização de um objeto 3D inteiro em campos de holograma de ultrassom é computacionalmente muito exigente e exigiu que criássemos uma nova rotina de computação”, disse Heiner Kremer, do Instituto Max Planck, que escreveu o algoritmo para otimizar os campos de holograma.
Os cientistas acreditam que sua tecnologia é uma plataforma promissora para a formação de culturas de células e tecidos em 3D. A vantagem do ultrassom é que ele é suave para o uso de células biológicas e pode penetrar profundamente nos tecidos. Dessa forma, ele pode ser usado para manipular remotamente e empurrar células sem causar danos. Para saber mais sobre a intrigante técnica acesse o site.
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