Sommario
Un team di ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities ha sviluppato una tecnologia di stampa 3D adattiva unica nel suo genere, capace di identificare la posizione di organismi distribuiti casualmente e di spostarli in modo sicuro in posizioni specifiche per l’assemblaggio. Questa tecnologia autonoma promette di risparmiare tempo e denaro ai ricercatori nei campi della bioimaging, della cibernetica, della crioconservazione e dei dispositivi che integrano organismi viventi. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Advanced Science, e la tecnologia ha un brevetto in corso di registrazione.
Come funziona il Sistema di Stampa 3D Adattiva
Il sistema è progettato per tracciare, raccogliere e posizionare accuratamente insetti e altri organismi, sia che siano fermi, in gocce di liquido, o in movimento. Utilizzando un metodo pick-and-place guidato da dati visivi e spaziali in tempo reale, il sistema può adattarsi e garantire un posizionamento preciso degli organismi.
Guebum Han, un ex ricercatore post-dottorato in ingegneria meccanica all’Università del Minnesota e primo autore dello studio, spiega: “La stampante può agire come farebbe un essere umano, con la stampante che funge da mani, il sistema di visione meccanica come occhi e il computer come cervello. La stampante può adattarsi in tempo reale agli organismi in movimento o fermi e assemblarli in un determinato array o modello.“
Applicazioni e vantaggi della nuova tecnologia
Tradizionalmente, questo processo è stato eseguito manualmente e richiede un’ampia formazione, il che può portare a inconsistenze nelle applicazioni basate sugli organismi. Con questo nuovo sistema, il tempo necessario per i ricercatori diminuisce, permettendo risultati più coerenti. La tecnologia potrebbe aumentare il numero di organismi trattati per la crioconservazione, separare organismi vivi da quelli morti, posizionare organismi su superfici curve e integrare organismi con materiali e dispositivi in forme personalizzabili. Inoltre, potrebbe gettare le basi per la creazione di complessi arrangiamenti di organismi, come gerarchie di superorganismi, strutture organizzate presenti nelle colonie di insetti come formiche e api già oggetto di un altro studio interessante.
Un esempio pratico dell’applicazione di questo sistema riguarda il miglioramento dei metodi di crioconservazione per gli embrioni di pesce zebra, precedentemente effettuati tramite manipolazione manuale. Con questa nuova tecnologia, i ricercatori hanno dimostrato che il processo può essere completato 12 volte più velocemente rispetto al metodo manuale. Un altro esempio mostra come la strategia adattiva abbia permesso di tracciare, raccogliere e posizionare scarabei in movimento casuale, integrandoli con dispositivi funzionali.
Prospettive future e sviluppi
In futuro, i ricercatori sperano di continuare a sviluppare questa tecnologia combinandola con la robotica per renderla portatile per la ricerca sul campo. Questo potrebbe consentire ai ricercatori di raccogliere organismi o campioni in aree che normalmente sarebbero inaccessibili. Il lavoro del team è stato svolto in collaborazione con l’Engineering Research Center (ERC) per le Tecnologie Avanzate per la Preservazione dei Sistemi Biologici (ATP-Bio) ed è stato finanziato dalla National Science Foundation, dai National Institutes of Health e da Regenerative Medicine Minnesota.
