Amerikai kutatók egy új dimenziót nyitottak a 3D nyomtatásban, azáltal, hogy kifejlesztettek egy stratégiát, amellyel tudják iránytani a kémiai összetételét a nyomtatott darabnak. A 3D nyomtatási rendszerek általánosabbá válásával egyre fontosabbak azok a platformok, amelyek túllépik jelenlegi korlátaikat. Ideális esetben a különböző polimereket szorosan egymás mellé kell nyomtatniuk, függetlenül ellenőrizniük kell helyzetüket, és kompatibilisnek kell lenniük a finom szerves és biológiailag aktív anyagokkal.
A Miami egyetem Adam Braunschweig által vezetett csapata először tervezett egy olyan rendszert, amely egy teljesen „megoldás-alapú” mintázási reakciókat alkalmaz. 1 cm2-es párhuzamos csúcs tömböket, mikro folyadékokat és fotokémiai polimerizácót kombinál, hogy üvegfelületen hozzon létre burkoló polimert. Maga a folyamat csak néhány lépés, és mikrométer alatti felbontást képes elérni, nagy energiájú nyalábok használata nélkül.
A polimerizációs reakció komponensei – monomer, fotokémiai aktivátor, és oldószer – egy csúcsos végű mikrofolyadék tartályba áramlanak. Minden tömbben körülbelül 15000 polidimetil–szilokszán csúcs van elhelyezve 80 mikrométeres közönként, amelyek lokalizálják a fényt, hogy az pontosan rájuk világítson. Ez a fény indítja el a reakciót, és alakítja ki a burkoló polimerek mintáit a felületen. A különböző kémiai összetételű szomszédos mintázat létrehozásához egyszerűen elmozdítják a csúcsokat, és új monomer oldatot vezetnek be a tartályba majd megismételik a folyamatot. A csúcsok pozíciója szabályozza a nyomtatott elem helyét, a fény expozíciójának időtartamát a polimerizáció alatt és a monomerek azonossága határozza meg a kémiai összetételt.
Braunschweig hatalmas lehetőségeket lát a 4D nyomatásban, mint például gén chipek, fehérje tömbök alkalmazása és az ingerekre reagáló felületek létrehozásával. A végső cél a biológiai felületek felépítését és kémiai tulajdonságait rekonstruálni.
