Уникальное открытие в области 3D-печати для живых тканей и современной электроники

Исследователи продемонстрировали изготовленные на сверхвысокомолекулярном полиэтилене, биополимере с помощью технологии Meta-NFS беспроводные датчики деформации. Биополимеры уже активно используются при изготовлении протезов суставов [2]. Это чувствительные поверхности, в том числе для медицинских имплантатов. Также напечатаны беспроводные датчики непосредственно на бедренной кости крупного рогатого скота и «живом листе» растения. Создание имплантатов с электронными компонентами позволит в реальном времени отслеживать напряжение или износ элементов без масштабного вмешательства в их структуру. На первом рисунке показано воздействие на участок костной ткани [4].

Открытие ведёт к новым возможностям для понимания и контроля биологических процессов.

Отдельные перспективы видятся в печати или изменении живых тканей (растения, мышцы, костные образования) человека и животных. Происходит нагрев (воздействие на–) микроскопических участков основы – материалов, живых тканей и кожи живого существа. С этой технологией ожидается огромный прорыв в области медицинской микроэлектроники, трансплантации чипов и лечения живых организмов с помощью СВЧ–излучения. Один из фактических примеров – о чем уже свидетельствуют специалисты ортопеды и травматологи – возможность наращивания костной ткани в организме человека без инвазивного и хирургического вмешательства.

Возможный пример будущего технологии Meta-NFS в медицине

К примеру, человек получивший травму – перелом ключицы ранее под наблюдением дипломированных врачей соответствующей специализации либо оперировался (кости соединялись), либо до 60 дней с помощью гипса фиксировалась поврежденная область без хирургического вмешательства. В последнем случае кости срастались сами, но для это применяли специальные таблетки с высоким содержанием витамина D, кальция и коллагена. Автор сам проходил через это после того, как разбился на тюбинге, ударившись о дерево при спуске с высокой горы. Теперь с новой технологией рост костной ткани возможен более быстрыми и безопасными способами.

Будущее открытия в области усовершенствования 3D–принтеров обоснованно видится в увеличении точности изготовления деталей из разных, в том числе твердых материалов, металлов. В практическом эксперименте исследователи сосредоточили микроволновую энергию в зоне размером с человеческий волос и обеспечили точечный нагрев микроэлемента в процессе печати.

Есть основания полагать, что за изобретения в рассматриваемой области можно получить внимание Нобелевского комитета.

Особенности технологии

Локальный нагрев, экологичность производства и точность выработки деталей – ключевые особенности новой технологии. При локальном нагреве в режиме сбережения энергии микроволны концентрируются, «сжимаются», не влияя на чувствительные материалы вокруг зоны печати. По условной аналогии это можно разъяснить как нагрев в камере бытовой микроволновой печи отдельно выбранной капли в стакане, к примеру, молока.

Достигнутые результаты в технологии печати с высокой точностью подтверждает и раскрывает перспективы персонализированных биосенсоров в устройствах носимой электроники в том числе портативного формата.

Теперь возможно создание компонентов на органических и гибких поверхностях, не выдерживающих по свойствам традиционных методов нагрева, таковы особенности гибридной технологии в помощь разработчикам электронных устройств нового поколения, что ранее считалось невозможным.

Способ воздействия микроволнами высокой концентрации на электронные и механические конструкции позволяет точечно изменять их структуру. Это упрощает последующий монтаж электронных устройств и расширяет выбор материалов – металлов, керамики и полимеров.

С практическим применением в биологических средах и в разработке новых типов устройств технология Meta-NFS открывает новые направления в медицине, робототехнике, создании электронных систем с высокой степенью интеграции, к примеру, деталей для БПЛА следующего поколения и «мягких роботов» с интегрированной электронной функциональностью.

Андрей Кашкаров

Использованы источники:

1. https://techxplore.com/news/2026-04-3d-electronics-focused-microwaves-redefines.html

2. Цзянь Тэн и др., Трехмерная печать электроники на основе наноматериалов с использованием ближнеполевой электромагнитной структуры, вдохновленной метаматериалами, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adz7415

3. https://didius.media/mikrovolny-otkryli-novyj-sposob-3d-pechati-elektroniki/

4. https://russianelectronics.ru/predstavlena-tehnologiya-3d-pechati-elektroniki-s-pomoshhyu-sfokusirovannyh-mikrovolnovyh-luchej/