Nanoscribe: Dentro del pequeño mundo de la nanoimpresión 3D

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El mundo de la impresión 3D ha visto muchos avances en el aumento del tamaño de los modelos que se pueden crear. De hecho, actualmente los científicos están trabajando en la creación de edificios enteros a partir de impresoras 3D. Pero otra revolución está ocurriendo silenciosamente con la tecnología desarrollada en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) en Alemania. Su investigación se centró en desarrollar modelos 3D a nivel microscópico.

Cosas grandes, paquetes pequeños

El universo que se revela bajo un microscopio es tan complejo como lo que vemos a nivel macro. Después de más de cinco años de investigación, el Instituto de Tecnología de Karlsruhe escindió su tecnología de impresión 3D en una empresa llamada Nanoscribe.

Nanoscribe utiliza un método único de impresión 3D para fotopolímeros que crea pequeños instrumentos médicos y ópticos utilizando la técnica de polimerización de dos fotones. Este método permite curar selectivamente un fotopolímero sensible a la luz con la ayuda de una fuente de luz.

El método de Nanoscribe utiliza un láser de alta potencia que dirige dos fotones en pulsos ultracortos hacia una resina fotocurable. El tratamiento funciona con la ayuda de actuadores piezoeléctricos y ópticas de enfoque para proporcionar detalles de menos de 200 nm.

Nanoscribe recibió una forma comercial con el sistema de impresión 3D Photonic Professional GT. Se utiliza para imprimir modelos a escala nano, micro y meso para áreas con aplicaciones muy específicas. Si bien el nanomodelado es todavía una industria incipiente, varios campos de estudio están despertando a la posibilidad de utilizar la nanoimpresión 3D para llevar a cabo investigaciones a nivel microscópico.

Aplicaciones de nanoscribe

La pregunta que se hace mucha gente es ¿dónde se puede utilizar esta tecnología? Actualmente se utiliza para crear sofisticados nanomodelos. Los modelos que se crean suelen medirse en milímetros y deben guardarse en recipientes especiales al vacío sin vibraciones, ya que la más mínima sacudida o ráfaga de viento puede destruir el modelo.

Una gran cantidad de trabajos de investigación realizados en todo el mundo utilizan nanomodelos impresos en 3D. Un uso importante de la tecnología es en el campo médico. Los científicos de la Universidad de California en San Diego (UCSD) están utilizando objetos nanoscópicos impresos en 3D con forma de pez y con platino en la cola. Estos nanoobjetos utilizan propulsión para administrar medicamentos a partes específicas del cuerpo de un paciente o realizar una limpieza tóxica.

Los científicos también están trabajando para replicar el entorno dentro de nuestros cuerpos a nivel microscópico para ayudar a comprender y manipular mejor el comportamiento celular. Se están creando plantillas 3D para estudios de migración celular y diferenciación de células madre.

El futuro de la óptica

El último avance en el campo de la nanoimpresión 3D es la creación de elementos microópticos. La Photonic Professional GT ha demostrado ser ideal para imprimir lentes microscópicas para microchips de próxima generación. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Stuttgart han impreso lentes dobles en sensores de imagen CMOS para crear sistemas de imágenes compactos y de alto rendimiento. Estas lentes tienen una precisión de forma mejor que 1 micrómetro y una rugosidad de la superficie mejor que 10 nm Ra. Estas lentes se utilizan en una variedad de dispositivos, desde instrumentos ópticos hasta electrónica de consumo.

La industria de la microóptica utiliza la fabricación aditiva para fabricar una amplia gama de formas microópticas mediante un proceso de un solo paso. Las lentes funcionan según los principios de la visión foveada. Los animales utilizan la visión foveada para enfocar un solo objeto dentro de un amplio campo de visión con la ayuda de una pequeña área de conos sensores de color en sus ojos. Los científicos pudieron imitar el efecto utilizando un conjunto de cuatro lentes de diferentes tamaños que se combinaron digitalmente. Estas lentes están fabricadas a escala microscópica, lo que las hace especialmente útiles para dispositivos médicos como endoscopios. Los endoscopios deben insertarse en pequeñas aberturas dentro del cuerpo humano para su inspección sin causar ningún daño al paciente.

Queda por ver hasta qué punto los científicos son capaces de superar los límites del nanomodelado utilizando impresoras 3D. La ciencia ficción lleva mucho tiempo especulando sobre la posibilidad de que existan nanobots. Se concibe que los nanobots sean robots completamente funcionales construidos a nivel microscópico y equipados para llevar a cabo una variedad de actividades, desde vigilancia hasta reparaciones dentro del cuerpo humano. Si bien estos robots aún están en un futuro lejano, ya se han dado los primeros pasos en esa dirección gracias a los esfuerzos de Nanoscribe.

Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.