Новый метод  «4D-печати», изобрели инженеры из университета Rutgers, Нью-Джерси. Гель, используемый в качестве расходного материала способен «оживить» ткани и структуры человеческих органов, создать мягких роботов и улучшить доставку целенаправленных лекарств.

Метод «4D-печати» подразумевает печать 3D-объекта с использованием гидрогеля, способный в определенном промежутке времени, менять форму в зависимости от температуры», сказал Гоуон Ли, старший автор нового исследования и доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в Университет Rutgers.

Опубликованное в Scientific Reports исследование, демонстрирует быстро изменяемую форму объекта, напечатанного на 3D-принтере с высоким разрешением. При этом полученный из гидрогеля объект сохраняет свои пропорции и остается стойким, несмотря на содержание воды в используемом материале.

«Гель позволяет обеспечить необходимую жесткость органов, и имеет способность удерживать в себе крошечные молекулы воды и лекарств, которых можно транспортировать в нужный участок человеческого тела, а затем сбрасывать».

«Весь потенциал умного гидрогеля до сих пор не раскрыт. Сегодня, мы открыли еще одно его свойство, и это в первые, в таких масштабах. Он очень гибкий, способный принять форму объекта. Я часто называю его умным гелем», сказал Ли.

Инженеры из технологического института Нью-Джерси работали с гидрогелем, который десятилетиями использовался для создания структур генерирующих движение, а так же в современной биомедицине для конструкции биологических каркасов. Но производство гидрогелей в значительной степени основывалось на обычных двумерных методах, таких как литье и литография.

В своих исследованиях инженеры использовали литографическую технику, которая позволяет быстро и недорого печатать 3-D материалы. Эта техника подразумевает использования в слоях специальной смолы для создания 3D-объекта.  Состав включает в себя гидрогель, связующее вещество и склеивающий компонент.

Инженеры научились точно контролировать рост и сокращение гидрогеля. При температурах ниже 32 градусов Цельсия гидрогель поглощает больше воды и увеличивается в размерах. Когда температура превышает 32 градуса Цельсия, гидрогель начинает вытеснять воду и сжиматься.

Объекты, которые могут быть созданы из гидрогеля, варьируют от ширины человеческого волоса до нескольких миллиметров в длину. Инженеры также обнаружили, что они могут вырастить определенную область 3D-объекта путем изменения температуры.

«Если у вас есть полный контроль над формой, вы можете запрограммировать ее функцию», - сказал Ли. «Я думаю, что самый большой плюс 3D-печати, это возможность менять форму объекта. Вы можете применять это важное качество материала, почти, везде».