Специалист по биологии Энди Шар обнаружил чернила для 3D-печати, которые «все искали», говорит профессор физики

Aug 02, 2023

20 апреля 2023 г.

Мэри Кейт Броган

О работе мечты и командной работе: в рамках Недели исследований 2023 года в этой серии студенты и их наставники на факультете рассказывают о своих исследованиях и о том, чему они научились друг у друга на этом пути.

Поиск чернил для 3D-печати, которые проводят электричество, но при этом являются прочными, гибкими и растягивающимися, был целью ученых-материаловедов всего мира с момента появления 3D-печати, говорит Даеха Йонг, доктор философии, доцент кафедры физики в Колледж гуманитарных и естественных наук Университета Содружества Вирджинии.

Поэтому в прошлом году, когда Энди Шар пришел в его лабораторию, жаждущий найти решение, Юнг испугался, но дал Шару шанс. И он благодарен, что сделал это.

«Я пытался найти эти чернила сам», — сказал Юнг. «Но каким-то образом Энди обнаружил рецепт».

Это открытие открыло новые возможности для Шар, которая сейчас учится на втором курсе факультета биологии в Колледже гуманитарных и естественных наук и занимается религиоведением в Школе мировых исследований. Шар, член Колледжа с отличием, работал с Йонгом и его исследовательской группой в рамках программы исследовательских возможностей для студентов VCU.

Вместе с Филипом Глассом, студентом Ph.D. По программе нанонауки и нанотехнологий Шар опубликовал две научные статьи, в том числе одну в журнале Advanced Functional Materials, первым автором которого он был. Он также представил еще одну — плюс главу книги — и был приглашен выступить на конференциях, посвященных этому открытию.

«Материал, который мы обнаружили, представлял собой композит силикона — полидиметилсилоксина, или ПДМС, — и мы диспергировали углеродные нанотрубки, или УНТ, внутри этого силикона, что довольно сложно сделать», — сказал Шар. «Для этого мы использовали довольно простой, экологически чистый метод, который может происходить при комнатной температуре. Простота процесса изготовления позволяет сделать его доступным для других людей и, возможно, даже для компаний, которые хотят использовать его в коммерческих целях».

Йонг, Шар и Гласс продолжают использовать чернила для 3D-печати при разработке настраиваемых устройств для мониторинга здоровья пациентов и электронной кожи или eSkin — носимых датчиков для обнаружения движения суставов или мониторинга здоровья сердца и дыхательных путей.

«Что доктор Йонг действительно новатор, так это использование 3D-печати для создания каркасов, которые могут имитировать архитектуру спинного мозга», — сказал Шар. Он и Юнг надеются, что эта технология, наполненная биопечатной информацией, которая позволит клеткам расти заново, может помочь людям с травмами спинного мозга восстановить сенсорные и двигательные функции.

Здесь студент и наставник делятся мыслями о том, чему они научились, работая вместе.

Что привлекло вас в этом проекте?

Я начну с самого начала и перейду к тому, что в первую очередь привлекло меня в лаборатории доктора Юнга: [мой] прошлый опыт исследований в средней школе. Мне всегда очень нравились практические занятия, а материаловедение и нанотехнологии были двумя моими основными интересами в VCU. Поэтому мне понравилось, как он объединил это с 3D-печатью — чего я никогда раньше не делал, но мне тоже было интересно использовать — с биологическими приложениями. Я собираюсь пойти в медицинскую сферу, так что это будет иметь отношение к моей будущей профессии. Так что это определенно было что-то интересное.

Что касается этого конкретного проекта, я фактически начал с работы над его проектом с Филипом Глассом, аспирантом-физиком, и это стало естественным развитием, потому что я помогал ему. У меня был некоторый интерес к химии, процессу изготовления чернил и материала. И пока я помогал ему, я решил провести свои собственные испытания. И я действительно благодарен доктору Йонгу за то, что он дал мне гибкость и независимость, чтобы сделать это. Я экспериментировал, и как только я нашел чернила, которые, по моему мнению, сработают, мы решили, что если они достаточно уникальны и имеют определенные преимущества перед тем, что встречается в литературе, то мы можем написать о них статью. Поэтому я провел там больше исследований.