Esperimenti sull'uso delle onde sonore per modellare piccole particelle solide vengono portati avanti da qualche anno e abbiamo alcuni riscontri già nel 2016, ma ciò che gli scienziati del Max Planck Institute for Medical Research e dell'Università di Heidelberg sono riusciti a fare porta la teoria sempre più vicina alla realtà.

Si tratta di test iniziali e riguardano esclusivamente oggetti di piccolissime dimensioni, ma i risvolti in vari ambiti (anche quello medico) sono realmente promettenti. Scopriamo così che il team di scienziati impegnati nel progetto è riuscito a creare una nuova tecnologia per modellare piccole porzioni di materia e trasformarla in altre forme tridimensionali. Uno dei vantaggi di questo modus operandi riguarda riguarderà le tempistiche, poiché il processo mostrato sarà velocissimo in quanto potrà essere effettuato in un solo passaggio e non a strati, come si fa ad esempio con la stampa 3D di materiali convenzionali. Ma soprattutto, si parla di un ruolo primario della tecnologia nell'uso biomedico. Vediamo meglio di che si tratta.

Il concept creato si basa su quelli che vengono definiti ologrammi acustici e utilizzati per generare campi di pressione con i quali è possibile "stampare" o modellare particelle solide, sfere di gel e persino cellule biologiche. Chi conosce anche i semplici principi base dell'acustica, sa bene che il suono esercita quella che viene definita "pressione sonora" e che questa varia a seconda della frequenza. Una forma di questa forza potreste averla sperimentata durante le gare SPL in ambito Car Audio, dove i sub-woofer (le casse che si occupano della riproduzione frequenze sonore più basse) creano un vero e proprio spostamento d'aria percepibile fisicamente.

Ma qui si parla di oggetti su piccolissima scala, perciò ci si affida a frequenze altissime, ossia gli ultrasuoni, che naturalmente non sono udibili dall'orecchio umano. Nei loro studi precedenti Peer Fischer e colleghi hanno mostrato come formare gli ultrasuoni usando ologrammi acustici, ossia lastre stampate in 3D che sono fatte per codificare un campo sonoro specifico. Quei campi sonori, hanno dimostrato, possono essere usati per assemblare materiali in schemi bidimensionali. Sulla base di ciò, gli scienziati hanno ideato un concept piuttosto promettente.

Con questo nuovo studio il team è stato in grado compiere un ulteriore passo avanti. Il team è riuscito catturare particelle e cellule che fluttuano liberamente nell'acqua e ad assemblarle o modificarle in forme tridimensionali. Per riuscire nell'intento si è provato a utilizzare più ologrammi acustici contemporaneamente formando così un campo combinato in grado di catturare le particelle, poi è stato sviluppato un algoritmo per ottimizzare il tutto e fornire le istruzioni precise che generano il processo.

L'operazione richiede una potenza di calcolo piuttosto elevata, ma gli scienziati ritengono che questa tecnologia possa avere risvolti importanti nella coltura di cellule e nella realizzazione di tessuti in 3D. Inoltre, un altro vantaggio di questa tecnologia a ultrasuoni è che può viaggiare in profondità nei tessuti, e in questo modo un giorno potrà essere utilizzata per manipolare e spingere a distanza le cellule senza fare danni interno di un organismo. Per chi volesse saperne di più, i risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Science Advances (in FONTE).