创建带声音的3D对象

来自马克斯普朗克医学研究所微纳米和分子系统实验室以及海德堡大学分子系统工程与先进材料研究所的科学家创造了一种以3D方式组装物质的新技术。他们的概念使用多个声学全息图来产生压力场，通过这些压力场可以打印固体颗粒，凝胶珠甚至生物细胞。

这些结果为新型3D细胞培养技术在生物医学工程中的应用铺平了道路。研究结果发表在《科学进展》杂志上。

增材制造或3D打印能够用功能或生物材料制造复杂的零件。传统的3D打印可能是一个缓慢的过程，其中对象一次构建一条线或一层。海德堡和蒂宾根的研究人员现在演示了如何通过一个步骤从较小的构建块形成3D对象。

“我们能够使用成形超声波在一次注射中将微粒组装成三维物体，”该小组的博士后，该研究的第一作者KaiMelde说。“这对于生物打印非常有用。在此过程中，那里使用的细胞对环境特别敏感，“海德堡大学教授PeerFischer补充道。

声波对物质施加力——任何经历过扬声器压力波的音乐会观众都知道这一事实。使用人耳听不到的高频超声波，波长可以推到一毫米以下的微观领域，研究人员使用它来操纵非常小的构建块，如生物细胞。

在他们之前的研究中，PeerFischer及其同事展示了如何使用声学全息图(3D打印板)形成超声波，这些板用于编码特定的声场。他们证明，这些声场可用于将材料组装成二维图案。基于此，科学家们设计了一个制造概念。

通过他们的新研究，该团队能够将他们的概念更进一步。它们捕获自由漂浮在水中的颗粒和细胞，并将它们组装成三维形状。最重要的是，新方法适用于各种材料，包括玻璃或水凝胶珠和生物细胞。

第一作者KaiMelde说：“关键的想法是将多个声学全息图一起使用，并形成一个可以捕获粒子的组合场。编写算法以优化全息图场的HeinerKremer补充说：“将整个3D对象数字化为超声全息场在计算上非常苛刻，需要我们提出新的计算例程。

科学家们认为，他们的技术是形成3D细胞培养物和组织的有前途的平台。超声波的优点是它足够温和，可以使用生物细胞，并且可以深入组织。通过这种方式，它可以用来远程操纵和推动细胞而不会受到伤害。

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