Mesterséges csontból épülhetnek a jövő házai

Új építőanyagot fejlesztettek ki amerikai tudósok: a háromdimenziós nyomtatóval órák alatt előállítható kompozit anyag az emberi csont szerkezetét mintázza, és rendelkezik annak előnyös tulajdonságaival. A Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) kutatói által gyártott anyag viszonylag kis tömörsége ellenére rendkívül tartós, erős és rugalmas, összetevői pedig környezetbarát kémiai vegyületek.

A fejlesztőket az emberi csont felépítése ihlette meg. Az összetett, hierarchikus csontszerkezet két alapvető alkotóeleméből, a gélszerű kollagén fehérjékből és a hidroxiapatit ásványokból indultak ki. A kutatók által megálmodott mesterséges csont az eredeti szerkezet mintájára épül, ám mivel laboratóriumi feltételek között nehéz reprodukálni a természetes szerv kialakulásához nélkülözhetetlen elektrokémiai reakciókat, 3D-s nyomtatót használtak a különleges kompozit létrehozásához.

Mikroszkóp alatt a szintetikus anyag téglából és habarcsból felhúzott, lépcsőzetes felépítésű fal benyomását kelti. Puha, fekete polimer szolgál malterként, amely a kollagént, a csont rugalmas párnáját szimulálja. A téglát helyettesítő merev, kék polimer pedig úgy viselkedik, mint a csont erős, ám törékeny vázát alkotó hidroxiapatit. Az emberi csonthoz hasonlóan, amely úgy áll ellen a törésnek, hogy nagy területre teríti szét az energiát és a károsodást, a laboratóriumban kifejlesztett anyag is törésmentes, sőt, szilárdabbnak bizonyult, mint az eredeti. A mérések alapján a 3D-s nyomtatóval gyártott kompozit törési ellenállóképessége 22-szer nagyobb, mint külön-külön az egyes alkotóelemeké.

"A szintetikus anyagokban alkalmazott geometriai minták a természetes anyagok megfelelőin alapulnak, de a fejlesztéseknél olyan új tervezésűeket is felhasználunk, amelyek a természetben nem léteznek" - mondta el Markus Buehler, a kutatási program vezetője a LiveScience-nek. A MIT-tudósok meggyőződése szerint a háromdimenziós nyomtatóval készült szupererős anyagok előállítása költséghatékonyabb, mint a hagyományos módszerrel gyártottaké. A programvezető reméli, hogy egész házakat és épületeket húzhatnak fel abból az anyagból, amelyet most az egyetem laboratóriumában hoztak létre. A felhasználási lehetőségek szinte végtelennek tűnnek, és még csak most kezdik a kutatók kitolni a kinyomtatható geometriai alakzatok és anyagkombinációk határait.