MIT создал 3D-печать трёхслойных форсунок для точной доставки лекарств

Новая технология позволяет массово производить микрочастицы с контролируемым высвобождением веществ, обходя дорогостоящие чистые комнаты и ограничения традиционного микроэлектронного производства

Учёные MIT разработали экономичную технологию 3D-печати микроскопических электронных форсунок, которые в будущем могут быть использованы для создания лекарственных микрочастиц с контролируемым высвобождением вещества, а также «самовосстанавливающихся» материалов.

Речь идет о трёхосевых электроспрей-эмиттерах (triaxial electrospray emitters). Это устройства, которые с помощью электрического поля одновременно подают три несмешивающиеся жидкости через систему микроскопических каналов и формируют капли с тремя вложенными слоями.

Такого рода многослойные капли затем можно преобразовать в микрочастицы, где каждый слой выполняет определённую функцию. Например, внешний слой может растворяться в желудке, средний — контролировать скорость высвобождения, а внутренний — доставлять активный компонент на нужный участок кишечника.

Проблема заключается в том, что традиционно такие устройства требуют дорогостоящего производства в чистых комнатах с использованием полупроводниковых технологий, что делает их сложными и затратными для масштабирования.

Команда MIT предложила альтернативное решение — 3D-печать массивов эмиттеров. Они создали компактные устройства с 16 форсунками на площади около 1 см², внутри которых сформирована сложная сеть трёхмерных микроканалов, равномерно распределяющих жидкости.

Вместо многоступенчатого производства используется процесс vat photopolymerization, при котором ультрафиолетовый свет послойно «запекает» фотополимерную смолу. В результате весь сложный массив можно напечатать всего за несколько часов.

Каждый слой устройства имеет толщину приблизительно 25 микрометров, а внутренние спиральные каналы обеспечивают равномерный поток жидкости ко всем форсункам, что гарантирует стабильное формирование капель.

В ходе испытаний такие 3D-печатные массивы стабильно создавали однородные трёхслойные микрокапли, что критично для массового производства лекарственных частиц, биосенсоров и материалов для регенерации тканей. В MIT отмечают, что подобную геометрию невозможно было бы реализовать в традиционных чистых комнатах, что делает 3D-печать ключевым фактором появления данной технологии.

Если метод удастся масштабировать, то он сможет упростить производство сложных микрочастиц для медицины и материаловедения, а также снизить стоимость технологий, которые сейчас ограничены лабораторным уровнем.