ArtSea Inks and Materials kan användas för att skapa färgglada konstprojekt och 3D-modeller för vetenskap, teknologi, teknik, och matematisk användning, medicinsk vetenskap, och andra områden. Kredit:Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
Forskare vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) har utvecklat tångbaserade bläck och material för att utveckla färgglada 2D- och 3D-former och modeller.
Innovationen kallas ArtSea Inks and Materials. Uppsättningen av livfulla bläck – tänk en futuristisk uppgradering från förrs åttapack med Crayola-kritor – utvecklades med tånglösningar förstärkta med pigment som ger den en glänsande finish. ArtSea bläck och material kräver inte hög värme eller ohållbara fossilbränslefyllda plastmaterial för att producera giftfria, hållbara strukturer.
Från biodetektion till konst och utbildning ... och vidare
Rötterna till ArtSea Inks and Materials började med biodetektion i åtanke – specifikt, snabb upptäckt och karakterisering av biologiska hot – med en kombination av styrkor inom 3D-utskrift, material design, vävnadsteknik, och värdsvar.
"Vi har matchat denna expertis med konceptet 3D-utskrift så att vi kunde, till exempel, utveckla en ny 3D-printad mänsklig vävnadsuppsättning för att studera hur skadliga mikrobiella patogener kan påverka vävnaden, sa Anne Arnold, forskaren som ledde utvecklingen av ArtSea Inks and Materials. Ett exempel på en sådan patogen är Bacillus anthracis, det orsakande medlet för mjältbrand och influensa.
Utöver biodetektion, teamet upptäckte snart att ArtSea-bläck och material kunde användas för ett bredare spektrum av ändamål, som att skapa konst, tillhandahålla modeller för vetenskap, teknologi, teknik och matematik användning, eller utveckla 3D-printade medicinska modeller.
"Vi har upptäckt att det är en mycket mångsidig innovation som sträcker sig bortom biodetektion, sa Sara Hunt, PNNL kommersialiseringsansvarig. "Tekniken kan utökas till större medicinska företag, skolor, till och med "gör-det-självmänniskor" som tycker om att göra sina egna skapelser.
ArtSea bläck och material, utvecklat med hjälp av ett internt PNNL-finansieringsprogram som är utformat för att främja innovation och kreativitet, var nyligen med i Natur efter att resultaten publicerats i tidskriften ACS Omega .
ArtSea bläck och material extruderas från sprutliknande applikatorer för att bilda färgglada 2D- och 3D-strukturer. Kredit:Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
Alginat och glimmer — den hemliga såsen
ArtSea Inks and Materials kallas "bioinks" eftersom de är gjorda av alginat, en låg kostnad, allmänt tillgänglig, och giftfritt natriumsalt extraherat från brun tång. Materialet bildar en stabil gel utan behov av överdriven värme.
För att skapa biobläcket, forskarna infunderar pigmenten, kallade glimmerfärgämnen, in i algextraktet – vilket ger livfulla färger.
Kombinationen alg/glimmer löses i vatten och kombineras sedan med en lösning av kalciumklorid. De positivt laddade kalciumjonerna smälter samman med negativt laddade delar av olika polymersträngar, bildar ett trögflytande avstämbart "gummi" som erbjuder en balans mellan styvhet och bearbetbarhet för att bilda stabila 3D-strukturer.
Lösningen extruderas sedan från en sprutliknande applikator för att bilda färgglada, fint detaljerade 2D- och 3D-strukturer. Det eliminerar behovet av komplex mjukvara eller hårdvaruunderhåll av en 3D-skrivare.
Biobläcken kan också formuleras till vilken färg som helst, inklusive metalliska och pärlemorfärger, samt bläck som lyser i mörkret. ArtSea Inks and Materials kan användas för att skapa representationer av biologiska material och modeller samt införliva däggdjurs- och bakterieceller i biobläcket. Resultaten, till exempel, skulle kunna tillhandahålla strukturer som lyser upp lyktan i en eldflugas bukregion för att studera artens inre funktion eller avbilda olika regioner i en mänsklig hjärna för anatomilektioner i naturvetenskapsklasser på gymnasiet.
