Impresión 3D con bacterias para crear compuestos resistentes pero ligeros
4 min read
Científicos en Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) demostró una técnica de tinta de impresión tridimensional (3D) que incluye bacterias generadoras de carbonato de calcio.
El nuevo biocompuesto mineralizado impreso en 3D es extraordinariamente fuerte, liviano y ecológico, con una variedad de aplicaciones que van desde la biomedicina hasta el arte.
La naturaleza tiene una capacidad sorprendente para crear materiales compuestos que son a la vez fuertes y ligeros, rígidos y porosos, como huesos o caparazones de moluscos. Sin embargo, crear dichos materiales en un laboratorio o fábrica, especialmente utilizando materiales y procesos ecológicos, es muy difícil.
Los científicos del Laboratorio de Materiales Flexibles de la Escuela de Ingeniería se inspiraron en la naturaleza para encontrar una solución. Lanzaron una tinta imprimible en 3D que tiene Esporosarcina pasteurii: bacteria que, al ser sometida a una solución que contiene urea, activa un proceso de mineralización que genera carbonato de calcio (CaCO3).
El resultado es que los científicos pueden usar su tinta, etiquetada como BactoInk, para imprimir en 3D casi cualquier forma, que luego se mineralizará gradualmente durante unos días.
La impresión 3D está ganando importancia en general, pero la cantidad de materiales que se pueden imprimir en 3D es limitada por la sencilla razón de que las tintas deben cumplir con ciertas condiciones de flujo. Por ejemplo, deben comportarse como un sólido en reposo, sin dejar de ser extruibles a través de una boquilla de impresión 3D.—un poco como el ketchup.
Esther Amstad, Jefa, Laboratorio de Materiales Flexibles, Escuela de Ingeniería, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Amstad describe que las tintas de impresión 3D que contienen diminutas partículas minerales se han utilizado antes para que coincidan con algunos de estos principios de flujo, pero las estructuras resultantes son blandas o se encogen cuando se secan, provocando grietas y desprendimiento del control sobre la forma del producto final.
“Así que se nos ocurrió un truco simple: en lugar de imprimir minerales, imprimimos un andamio de polímero con nuestra BactoInk, que luego se mineraliza en un segundo paso por separado. Después de unos cuatro días, el proceso de mineralización desencadenado por las bacterias en el andamio lleva a un producto final con un contenido mineral superior al 90%”, agregó Esther Amstad.
El resultado es un biocompuesto resistente y resistente que se puede crear utilizando una impresora 3D estándar con materiales naturales y sin las temperaturas extremas que normalmente se requieren para fabricar cerámica. Los productos finales ya no contienen bacterias vivas, ya que se sumergen en etanol después de que el proceso de mineralización está casi completo.
La técnica, que demuestra la primera tinta de impresión 3D que utiliza bacterias para desencadenar la mineralización, se informó en la revista. materiales hoy.
Reparar arte, arrecifes de coral o huesos
El enfoque del Laboratorio de Materiales Blandos tiene muchas aplicaciones posibles que cubren una amplia gama de campos, desde la ecología y el arte hasta la biomedicina. Amstad espera que la restauración de obras de arte sea de gran ayuda con BactoInk, que también se puede inyectar inmediatamente en un molde o área objetivo, por ejemplo, una mella en una estatua o una grieta en un jarrón.
Las propiedades mecánicas de la tinta le otorgan la fuerza y la resistencia a la contracción necesarias para reparar una obra de arte, así como para evitar daños mayores durante el proceso de restauración.
El uso de la técnica de materiales ecológicos y su capacidad para crear un biocompuesto mineralizado también la convierten en una candidata favorable para la formación de corales artificiales, que pueden usarse para ayudar a regenerar los arrecifes oceánicos dañados.
Por último, el hecho de que las propiedades mecánicas y la estructura del biocompuesto imiten las del hueso podría convertirlo en algo interesante para aplicaciones biomédicas en el futuro.
La versatilidad del procesamiento de BactoInk, combinada con el bajo impacto ambiental y las excelentes propiedades mecánicas de los materiales mineralizados, abre muchas nuevas posibilidades para fabricar compuestos ligeros y resistentes que se parecen más a los materiales naturales que a los compuestos sintéticos actuales.
Esther Amstad, Jefa, Laboratorio de Materiales Flexibles, Escuela de Ingeniería, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Referencia de la revista:
Hirsch, m. y otros. (2023) Impresión 3D de biocompuestos estructurales vivos. materiales hoy. doi.org/10.1016/j.mattod.2023.02.001.
Fuente: https://actu.epfl.ch
Publicado el 24 de febrero de 2023 a las 06:20
“Increíble aficionado a la música. Estudiante. Empollón empedernido del café. Jugador. Especialista web aficionado. Pionero malvado de la cultura pop”.
