Des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ont développé des encres et des matériaux à base d'algues pour développer des formes et des modèles 2D et 3D colorés.

L'innovation s'appelle ArtSea Inks and Materials. L'ensemble d'encres vives - pensez à une mise à niveau futuriste du pack de huit crayons Crayola d'antan - a été développé à l'aide de solutions d'algues renforcées de pigments qui lui confèrent une finition brillante. Les encres et matériaux ArtSea ne nécessitent pas de matières plastiques chargées de combustibles fossiles à haute température ou non durables pour produire des produits non toxiques, constructions durables.

De la biodétection à l'art et à l'éducation… et au-delà

Les racines des encres et matériaux ArtSea ont commencé avec la biodétection à l'esprit, en particulier, détection et caractérisation rapides des menaces biologiques - en utilisant une combinaison de points forts dans l'impression 3D, conception matérielle, Création de tissus, et la réponse de l'hôte.

« Nous avons associé cette expertise au concept d'impression 3D afin de pouvoir, par exemple, développer une nouvelle matrice de tissus humains imprimée en 3D pour étudier comment les agents pathogènes microbiens nocifs peuvent affecter les tissus, " dit Anne Arnold, le chercheur qui a dirigé le développement des encres et matériaux ArtSea. Un exemple d'un tel agent pathogène est Bacillus anthracis, l'agent causal de l'anthrax et de la grippe.

Au-delà de la biodétection, l'équipe a rapidement découvert que les encres et matériaux ArtSea pouvaient être utilisés pour un plus large éventail d'objectifs, comme la création artistique, fournir des modèles pour la science, La technologie, utilisation de l'ingénierie et des mathématiques, ou développer des modèles médicaux imprimés en 3D.

« Nous avons découvert que c'est une innovation très polyvalente qui va au-delà de la biodétection, " dit Sara Hunt, Responsable commercialisation PNNL. "La technologie peut être étendue à de plus grandes sociétés médicales, écoles, même les « bricoleurs qui aiment faire leurs propres créations ».

Encre et matériaux ArtSea, développé à l'aide d'un programme de financement interne du PNNL conçu pour favoriser l'innovation et la créativité, ont récemment été présentés dans La nature après la publication des résultats dans la revue ACS Oméga .

Alginate et mica, la sauce secrète

Les encres et matériaux ArtSea sont appelés « bioinks » car ils sont fabriqués à partir d'alginate, un petit prix, largement disponible, et sel de sodium non toxique extrait d'algues brunes. Le matériau forme un gel stable sans besoin de chaleur excessive.

Pour créer le bioink, les scientifiques infusent les pigments, appelés colorants mica, dans l'extrait d'algue, conférant des couleurs vives.

L'association algue/mica est dissoute dans l'eau puis associée à une solution de chlorure de calcium. Les ions calcium chargés positivement se mélangent avec des portions chargées négativement de divers brins de polymère, formant une "gomme" visqueuse accordable qui offre un équilibre de rigidité et de maniabilité pour former des structures 3D stables.

La solution est ensuite extrudée à partir d'un applicateur en forme de seringue pour former des structures 2D et 3D finement détaillées. Il élimine le besoin d'une maintenance logicielle ou matérielle complexe d'une imprimante 3D.

Les bioencres peuvent également être formulées dans n'importe quelle couleur, y compris les couleurs métalliques et nacrées, ainsi que des encres phosphorescentes. Les encres et matériaux ArtSea peuvent être utilisés pour créer des représentations de matériaux et de modèles biologiques ainsi que pour incorporer des cellules de mammifères et de bactéries dans la bioencre. Les résultats, par exemple, pourrait fournir des structures qui illuminent la lanterne de la région abdominale d'une luciole pour étudier le fonctionnement interne de cette espèce ou représenter différentes régions du cerveau humain pour les cours d'anatomie dans les cours de sciences du secondaire.