Impressão acústica:ondas sonoras criam gotículas precisas de qualquer líquido

• A impressão acustoforética aproveita ondas sonoras para gerar gotículas de qualquer líquido.
• A técnica não é afetada pela viscosidade ou composição do líquido.
• O tamanho das gotas é inversamente proporcional à amplitude da onda sonora:amplitudes mais baixas produzem gotas maiores.
• As aplicações abrangem produtos biofarmacêuticos, cosméticos, alimentos e materiais avançados.

A evolução da impressão doméstica remonta à década de 1930. Hoje, as impressoras a jato de tinta líquida e a laser oferecem impressão em cores rápida, com baixo consumo de energia e de alta qualidade.

A tecnologia de jato de tinta, o método de formação de gotas mais comum, está limitada a líquidos com viscosidade pelo menos dez vezes maior que a da água. A transferência direta induzida por laser e a impressão baseada em válvula restringem ainda mais o rendimento pelo tamanho do bico, distância fonte-substrato e viscosidade. Ajustar esses parâmetros para cada tinta torna-se um desafio quando as propriedades variam com a temperatura e o tempo.

Muitos fluidos essenciais para a bioimpressão – biopolímeros, géis ricos em açúcar – apresentam viscosidades que excedem 100× a água, sendo alguns tão espessos quanto o mel (≈25.000× água). Estas altas viscosidades dificultam a impressão convencional.

Os pesquisadores de Harvard desenvolveram um método acústico que supera essas restrições. Ao gerar um campo acústico altamente confinado na ponta do bico, eles podem produzir gotículas sob demanda, independentemente das propriedades do fluido.

Como funciona

A gravidade por si só não pode regular o tamanho das gotas. Enquanto a água escorre de uma torneira em segundos, o breu – 200 mil milhões de vezes mais viscoso que a água – forma uma única gota em dez anos. A equipe de Harvard empregou ondas sonoras para orientar a formação de gotículas. A levitação acústica há muito demonstra a capacidade de neutralizar a gravidade; aqui é utilizado para auxiliá-lo, processo denominado impressão acustoforética.

Crédito:Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Harvard University

O ressonador acústico de subcomprimento de onda fornece um campo acústico 100× mais forte que a gravidade (1g) na ponta do bocal – quatro vezes a atração gravitacional do Sol. Quando uma gota atinge seu tamanho crítico, a força acústica a extrai do bocal e a impulsiona para o local alvo. É importante ressaltar que o tamanho da gota é definido pela amplitude da onda, independente da viscosidade do líquido.

Referência:Avanços da Ciência | doi:10.1126/sciadv.aat1659 | Universidade de Harvard

Testes e aplicações

Crédito:Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Harvard University

O método foi validado em um conjunto diversificado de materiais – biopolímeros, mel, resinas ópticas, tintas para células-tronco e metais líquidos. Como as ondas sonoras não conseguem penetrar nas gotículas, a técnica preserva a integridade de biomoléculas delicadas, como proteínas e células vivas.

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Os pesquisadores prevêem que a impressão acustoforética poderá revolucionar a produção de cosméticos, biofarmacêuticos e alimentos, e expandir o uso de materiais condutores e ópticos.