形状変化するスマートジェルを3Dプリントし4Dに

March, 5, 2018, New Brunswick--ラトガーズ(Rutgers University)の研究チームは､スマートゲルで｢4Dプリンティング｣を開発した｡これは､人の臓器や組織の｢生きた｣構造､ソフトロボット､標的薬剤デリバリの開発につながる｡
　4Dアプローチは､機械･航空工学部のHowon Lee准教授によると､温度変化により形状を変えるハイドロゲルで3D物体をプリントすることに関連している｡
　Scientific Reortsに発表された研究成果は､高速､スケーラブル､高分解能ハイドロゲル3Dプリンティングを実証している｡これは､水を含んでいるが固体のままであり､形状を保っている｡ハイドロゲルは､Jell-0､コンタクトクレンズ､おむつ､人体など､われわれの生活のあらゆるところに存在する､とLeeは言う｡
　スマートゲルは､肺などの臓器に構造的硬直性を提供し､水のような小さな分子を含み､体内で輸送されて放出される薬剤を含むことができる｡また､新しい世代のソフトロボットも造ることができ､フレキシブルセンサやアクチュエータ､生体医用デバイスやプラットフォーム､あるいは成長する細胞のスカフォールドなど新しいアプリケーションを可能にする､とLee准教授は説明している｡
　｢これまで､このスマートハイドロゲルの全潜在能力は解放されていなかった｡われわれは､それに別の次元を付加した､これはこの規模で誰も達成していない初の成果である｡ハイドロゲルは､フレキシブル､形状変形材料である｡それをわれわれは､スマート材料と呼ぶ｣(Lee)｡
　研究では､チームは､高速で安価なリソグラフィベースの技術を用いた｡これは､広範な材料を3D形状にプリントできる｡3D物体を作製するには特殊樹脂の層をプリントする必要がある｡その樹脂は､ハイドロゲル､結合剤として働く化学物質､もう1つの化学物質､染料で構成されている｡もう1つの化学物質は､光を受けることで結合を容易にし､染料は光の浸透を制御する｡
　研究チームは､ハイドロゲルの伸縮を精密制御する方法を獲得した｡温度が32℃以下で､ハイドロゲルの吸水量が増え､サイズが膨らむ｡温度が32℃を超えると､ハイドロゲルは水を放出し収縮を始める｡研究チームがハイドロゲルで作製した物体は､人の髪の毛の幅から数㎜超までである｡研究チームは､温度を変えることで一面の3Dプリント物体を成長させ､動作を作り出しプログラムできることも確認した｡
　｢形状を完全制御すると､今度はその機能をプログラムできる｡それが形状変化する材料の3Dプリンティングであると考えている｡この原理は､ほぼどこにでも適用可能である｣とLeeはコメントしている｡
(詳細は､www.rutgers.edu)