La stampa 3D continua a integrarsi nei processi industriali avanzati e oggi arriva un nuovo possibile punto di svolta. Un team del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato un sistema per produrre emettitori elettrospray triaxiali stampati in 3D, piccoli ugelli capaci di erogare simultaneamente più fluidi che si trasformano in goccioline stratificate. Una tecnologia già nota nel settore farmaceutico, ma ora resa più accessibile, economica e scalabile.
Il nuovo design dei micro-ugelli sviluppato al MIT
Il cuore dell’innovazione è un nuovo tipo di nozzle triaxiale, progettato per generare gocce composte da tre strati distinti. Questi dispositivi vengono utilizzati soprattutto nella produzione di farmaci, ma le applicazioni si estendono anche a materiali autoriparanti, biosensori e rivestimenti funzionali.
La particolarità del sistema è la capacità di controllare con estrema precisione il flusso dei diversi liquidi e le tensioni applicate, consentendo la formazione di particelle altamente personalizzabili. In un’area di circa un centimetro quadrato è possibile integrare fino a 16 micro-ugelli.
Dalla cleanroom alla stampa 3D
Tradizionalmente, la produzione di questi dispositivi richiedeva ambienti industriali estremamente controllati, simili a quelli dell’industria dei semiconduttori. Le tolleranze microscopiche necessarie rendevano il processo costoso e complesso.
La svolta arriva grazie alla stampa 3D basata su fotopolimerizzazione in vasca, che utilizza luce UV per solidificare resina liquida strato dopo strato. Questo metodo consente di realizzare strutture interne complesse senza ricorrere a infrastrutture di cleanroom.
Il team ha utilizzato una stampante in grado di produrre strati da circa 25 micrometri, pari a circa un terzo dello spessore di un capello umano, dimostrando che la tecnologia è già compatibile con apparecchiature relativamente accessibili.
Prestazioni migliorate e maggiore flessibilità
Secondo i ricercatori, il nuovo sistema non solo semplifica la produzione, ma migliora anche le prestazioni rispetto ai design convenzionali. Gli ugelli stampati garantiscono una maggiore uniformità delle goccioline e una più ampia possibilità di personalizzazione.
Il processo consente inoltre di ottimizzare rapidamente il design dei dispositivi. La possibilità di stampare in poche ore rende più veloce la sperimentazione e lo sviluppo, un vantaggio che sarebbe impossibile ottenere con le tecniche tradizionali.
Uno dei ricercatori ha sottolineato come questo approccio permetta di realizzare strutture che non sarebbero producibili in una cleanroom convenzionale, proprio grazie alla libertà geometrica offerta dalla stampa 3D.
Applicazioni nel settore farmaceutico e oltre
L’impatto più immediato riguarda la produzione di farmaci avanzati. Le goccioline stratificate possono essere utilizzate per creare medicinali a rilascio controllato, ad esempio con un rivestimento esterno che si dissolve nello stomaco e uno strato interno attivo nell’intestino.
Oltre ai farmaci orali, le microparticelle prodotte con questa tecnologia possono essere impiegate in creme dermatologiche, gel, medicazioni per ferite e formulazioni iniettabili. Le applicazioni si estendono anche ai materiali autoriparanti, ai rivestimenti per celle solari, ai sensori biologici e ai coating per impianti medici.
Riduzione dei costi e potenziale industriale
Uno degli aspetti più rilevanti è la riduzione dei costi di produzione. La stampa 3D consente di realizzare gli ugelli in poche ore, utilizzando macchinari come la Asiga Max X27, dal costo di circa 13.000 dollari, una cifra relativamente contenuta rispetto alle spese tipiche della ricerca industriale avanzata.
La combinazione tra precisione, velocità di produzione e scalabilità apre la strada a una possibile commercializzazione su larga scala. Il sistema permette inoltre un controllo più fine su ogni parametro del processo, rendendo la tecnologia adattabile a diversi settori industriali oltre quello medico.
Fonte: Interesting Engineering
