Mikrosfärer, mikrolinser och mikrofibrer kan nu tillverkas genom att bestråla en vätskestråle med ultraviolett ljus. Resultatet är att lokalt, en polymer med önskad form bildas. Denna process, kallas in-air fotopolymerisation, möjliggör tillverkning av ett brett utbud av bioinspirerade mikropartiklar. Tekniken är snabbare än befintliga tekniker och levererar partiklar av mycket konstant kvalitet. Forskare vid University of Twente presenterar sitt arbete i Avancerade material den 4 december.

Bioinspirerade material är mycket efterfrågade, inklusive mikropartiklar som stimulerar blodcirkulationen eller förbättrar vaccintillförseln, fläckar med mikronålar som smärtfritt injicerar mikrofibrer som fäster sig vid din kropp, och mikrolinser som efterliknar insektsögon. Dessa kräver väldefinierade byggstenar som kan monteras i stora mängder. Fortfarande, befintliga tillverkningsprocesser är arbetskrävande, för långsam, svårt att skräddarsy eller resultera i överdriven storleksavvikelse. Att skapa partiklarna kan göras med hjälp av lab-on-a-chip-teknik, som är korrekt men långsam, eller användning av kemiska etsningstekniker som kräver flera bearbetningssteg. I deras studie, forskarna visar att det är möjligt att producera de önskade partiklarna från en pågående vätskeström med upp till 4000 partiklar per sekund.

UV-strålning "på flödet"

Vid första ögonkastet, det ser ut som bläckstråleutskrift:En vätskestråle kommer ut ur ett munstycke och det kontinuerliga flödet bryts upp i droppar. I detta fall, dock, forskarna bestrålar vätskan med ultraviolett ljus. På platsen för bestrålning, vätskan bildar en polymer och stelnar.

Jieke Jiang, tidningens första författare, säger, "Vilket material vi skapar bestäms av platsen. Om vi ​​lyser upp vätskestrålen av polyetylenglykoldiakrylat medan den fortfarande är kontinuerlig, vi kan skapa fibrer. Om strålen bryts upp i droppar, vi kan göra mikrosfärer. Med pulserande ljus, vi kan skapa fibrer med en längd som är mycket väl bestämda. Förutom det, vi kan leka med kemin. Genom att tillsätta polyuretan, till exempel, vi kan göra starkare fibrer. Vi kan kontrollera alla dessa egenskaper på ett mycket exakt sätt."

Janus fibrer

Det är till och med möjligt att skapa ihåliga fibrer, så kallade Janusfibrer:Som Janushuvudet, med sina två ansikten, processen kombinerar två material. Detta möjliggörs genom att belysa inte en utan två vätskestrålar på samma plats. Använda två material, aktiva fibrer skapas som kan svara på stimuli. Tekniken kan skapa väldefinierade mikrolinser som kan förbättra energieffektiviteten hos solceller eller förbättra utbytet av LED-skärmar.

Tidigare, UT-forskarna presenterade en teknik för att skriva ut geler genom att låta två vätskestrålar gå samman. Teamledaren Claas Willem Visser säger:"Vi kallade detta mikrofluidik i luften, och polymerisationstekniken vi nu har utvecklat är en ny version av den. Tekniken ledde till IamFluidics -företaget, som syftar till hållbara mikropartiklar för läkemedel, biovetenskap och kosmetika, undvika användning av plast. På längre sikt, vi förväntar oss att det kommer att vara möjligt att använda partiklar för att skriva ut levande vävnad, för vävnadsteknik, till exempel."