3d-printet elastisk nett, med tilpassede mønstre designet for å være fleksible, men likevel sterke, for bruk i ankel- og knelastene. Bilde via Felice Frankel / MIT.

Ingeniører fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har utviklet nye, fleksible, 3d-printbare nett-materialer som støtter mykere vev som muskler og sener. Slike materialer kan brukes til å lage medisinske enheter, bærbare støtter og enheter som kan implanteres.

–Dette arbeidet er nytt fordi det fokuserer på de mekaniske egenskapene og geometriene som kreves for å støtte myke vev, sier Sebastian Pattinson, en postdoktor ved MIT som har ledet studien, som ble publisert i Advanced Functional Materials.

Inspirert av kollagen , søkte Pattinson og hans forskergruppe å lage et elastisk, tøft og bøyelig stoff som virker sammen med menneskekroppen som personlig, bærbar støtte. Kollagenstrukturen kan være svingete, sammenflettet eller etterligne løst flettede bånd. Ved hjelp av termoplastisk polyuretan (TPU) ble 3d-printede maskestrukturer produsert.

Det ble funnet at jo høyere de designet bølgene i nettverket, desto mer var det i stand til å strekke seg med lav belastning før de ble stivere. Teamet anerkjente dette som et designprinsipp som kan bidra til å skreddersy en maskes grad av fleksibilitet for å etterligne bløtvev. –Det som er fint med denne teknikken er dens enkelhet og allsidighet. Mesh kan gjøres på en grunnleggende desktop 3d-printer, og mekanikken kan skreddersyes for å passe nøyaktig til bløtvev, uttalte John Hart, lektor i maskinteknikk, MIT.

En lang strimmel av 3d-printet nett ble testet for å støtte anklene hos flere friske frivillige personer. Dette ble tilpasset for hver frivillig i en orientering som forventes å støtte ankelen dersom den vendte innover. Deretter ble hver ankel plassert i en robot som målte ankelstivheten og som flyttet den i 12 forskjellige retninger, og målte kraften som ble utøvd.

3d-printet elastisk nett, med tilpassede mønstre designet for å være fleksible, men likevel sterke, for bruk i ankel- og knelastene. Bilde via M. Scott Brauer / MIT.

Avhengig av ankelens stivhet ble endringene i nettets oppførsel observert. Teamet utledet at nettverket økte ankelens stivhet under inversjon, samtidig som den etterlot det relativt upåvirket når det beveget seg i andre retninger. Som et resultat ble sterkere og stivere fibre og tråder integrert i et bøyelig nett med rustfrie stålfibre 3d-printet over områder av et elastisk nett.

–En av grunnene til at tekstilene er så fleksible er at fibrene lett kan bevege seg relativt hverandre. Vi ønsket også å etterligne den muligheten i 3d-printede deler, la Pattinson til. Denne kombinasjonen forventes å forhindre muskler i å overbelaste ankler-, knær- og brokk-nett.

–Det er potensial for å lage alle slags hjelpemidler som kan interagere med menneskekroppen, så som kirurgiske masker, ortoser, selv kardiovaskulære enheter som stenter, ja alt som kan nyte godt av de struktiurene vi har kommet frem til.