محققین دانشگاه SUTD و HUJI پروژه ای را حول پرینت سه بعدی مولتی متریال هیدروژل و پلیمرهای قابل فرم دهی با اشعه ی UV آغاز کرده اند. پرینت مولتی متریال با هیدروژل امکان پذیر است اما نویسنده ی مقاله ای که این گروه منتشر کرده است اشاره می کند که ” تکنولوژی های حال حاضر، هایبریدهای هیدروژل-پلیمر را محدود به لمینت های هیدروژلی با لاستیک های سیلیکونی می کنند، که عملکرد ماشین ها و دستگاه های بر پایه ی هیدروژل-پلیمر را محدود می کند.” به بیانی دیگر هیدروژل ها اغلب فقط می توانند در کنار سیلیکون انعطاف پذیر آن هم در هندسه هایی صاف و یا با لایه های محدود پرینت شوند. این تیم بین المللی روشی را برای پرینت هیدروژل های آکریل آمید PEGDA- (AP) با رزین های قابل فرم دهی با اشعه ی ماورا بنفش UV در هندسه های سه بعدی که هر متریالی می تواند در یک لایه باشد، توسعه داده است.
پرینتر سه بعدی هایبرید Hydrogel-Polymer
البته برای اینکار مجبور به ساخت یک پرینتر DLP مخصوص بودند. به جای یک مخزن بزرگ از یک نوع متریال، آن را با یک صفحه ی شیشه ای با حفره هایی که هر کدام حاوی هیدروژل یا رزین است جایگزین کردند. این صفحه ی شیشه ای به طور افقی در پرینتر قرار می گیرد تا این حفره ها را میان پروژکتور UV و پلتفرم پرینت، که قطعه ی پرینت شده را نگه می دارد، قرار دهد. هنگامی که نوبت به پرینت متریال هیدروژل می رسد، صفحه ی شیشه ای حفره ی حاوی هیدروژل را به سمت پروژکتور UV هدایت می کند و پلتفرم قطعه ی در حال پرینت را تا قسمت زیرین حفره پائین می آورد و پروژکتور UV لایه را با تابش مختصری سخت می کند. سپس پلتفرم و صفحه ی شیشه ای به موقعیت اولیه باز می گردند تا دور بعد.
این گروه با این روش قطعات زیادی را تولید کردند. یک قطعه با سه متریال پلیمر سخت، هیدروژل و الاستومتر هم تولید کردند که انعطاف و کشسانی زیادی از خود نشان داد. “این مواد پیوند کوالانسی قوی با دو پلیمر دیگر تشکیل می دهند و ما می توانیم ساختار فوم کلوین هایبرید را به میزان زیادی تغییر فرم دهیم بدون اینکه سلول های متریال های مختلفی که پرینت کرده ایم از هم گسسته شوند.”
نگاره 1) پرینت سه بعدی مولتی متریال
چندین کامپوزیت تقویت شده با پلیمر هم تولید شد که پلیمر سخت برای ساخت اسکلت جهت تقویت شکل هیدروژلی استفاده شد. تغییر چگالی الگوی شبکه ای سخت، سختی کل قطعه تحت تأثیر قرار می گیرد؛ که تولید اجسام نرم بدون سختی یکنواخت را ممکن می سازد.
در آخر یک استنت عروقی پرینت کردند که می تواند دارو آزاد سازی کند. این استنت حلزونی شکل و مارپیچ با یک پلیمر حساس به دما و یک هیدروژل پر شده از دارو پرینت شده است. پس از پرینت استنت اینگونه برنامه ریزی شده است که به شکل باریکی درآید که برای وارد شدن به رگ های خونی راحت تر است سپس ان را در محیطی سرد ذخیره می کنند. وقتی استنت وارد رگ شود با حرارت بالای خون به شکل گسترده ی اولیه اش باز می گردد که سبب انبساط رگ می شود. سپس هیدروژل در طول 24 ساعت شروع به حل شدن می کند و دارو را آزاد می کند. این همه، قابلیت های زیادی برای یک استنت 2 میلی متری است.
معمولا نادر است که یک گروه تحقیقاتی موفق به تولید چنین قطعه ی کاربردی و مهمی در طی پروسه های آزمایشی شان شوند از این رو کار این تیم واقعا شایان قدر دانی است.