Zespół prof. UAM Roberta Przekopa z Centrum Zaawansowanych Technologii opracował wynalazek umożliwiający wprowadzenie substancji chemicznych do przedmiotów drukowanych na drukarkach 3D. Rozwiązanie może znaleźć zastosowanie zarówno w nauce, jak i w gospodarce. Licencję na jego wykorzystanie zakupiła spółka akcyjna Sygnis. 

Narzędzie opracowane przez naukowców z UAM jest proste, ale, jak się okazało, nieoczywiste – polega na bezpośrednim umieszczeniu na drodze żyłki, która jest topiona i drukowana, zbiornika z cieczą.  

Uniwersalny koncept 

Jedno z potencjalnych zastosowań wynalazku to personalizacja produkcji leków. Substancje lecznicze można wydrukować bezpośrednio na drukarce 3D w rozpuszczalnym nośniku polimerowym. Badacze wykonali już pierwsze pomyślne testy z antybiotykiem.  

– Do tej pory, żeby prowadzić badania ekstruzji substancji farmaceutycznych w polimerach, należało mieć całą linię w standardzie farmaceutycznym, na którą składają się duże narzędzia, odpowiednio przygotowane i czyszczone. Teraz możemy drukować obiekty bezpośrednio na drukarce, z bardzo małej ilości substancji czynnej – wyjaśnia naukowiec.  

Wynalazek nadaje się również do wykorzystania w rolnictwie, do personalizowania dawki pestycydów i nawozów. Substancje takie można umieszczać w glebie, w wydrukowanej na drukarce 3D osnowie polimerowej, z której będą one stopniowo uwalniane. Kolejne zastosowanie to tworzenie trójwymiarowych obiektów ze źródłem izotopowym. – Nasz koncept można wykorzystać w bardzo wielu dyscyplinach – przekonuje badacz. 

Zdaniem Alicji Ostrowskiej-Leszczyńskiej, dyrektor Uczelnianego Centrum Innowacji i Transferu Technologii UAM, narzędzie otwiera możliwości prostego testowania szerokiej gamy związków chemicznych dodawanych do materiałów polimerowych. – Pozwala na szybkie, przesiewowe, niewymagające kosztownej aparatury i dostosowywania pomieszczeń laboratoryjnych, badanie różnych układów polimer–modyfikator pod kątem ich kompatybilności i nowych zastosowań aplikacyjnych, bez konieczności wprowadzania skomplikowanych modyfikacji, przeprojektowania lub przebudowy głowicy drukującej. 

Biznes inwestuje w odkrycie 

Licencję na wykorzystanie wynalazku zakupiła spółka akcyjna Sygnis, notowana na NewConnect. Firma, z którą CZT współpracuje od pięciu lat, wdraża do przemysłu najnowocześniejsze rozwiązania z obszarów nowych technologii przyrostowych i nanotechnologii. 

To duży sukces. Uniwersytet udowadnia, że potrafi odpowiadać na potrzeby przemysłu, jak również ma szansę uzyskać wyższą ocenę parametryczną w zakresie trzeciego kryterium, czyli współpracy z otoczeniem społeczno-gospodarczym. 

– Sygnis prowadzi swój własny dział badawczo-rozwojowy, który może rozwijać wynalazek w wielu kierunkach. Celem licencjobiorcy jest wdrażanie rozwiązań rynkowych opartych na wynalazku, które poprzedzi faza badań i rozwoju nad opracowaniem prototypów, organizacja procesu produkcyjnego, integracja z istniejącymi urządzeniami, jak również pozyskanie wszelkich certyfikatów pozwalających na sprzedaż produktów. Obecnie specjaliści z firmy Sygnis przy współpracy z zespołem twórców rozwijają pomysł na stworzenie pierwszego produktu rynkowego opartego na technologii: akcesorium w postaci uniwersalnej przystawki do drukarki 3D, umożliwiającej wygodne posługiwanie się zgłoszonym do opatentowania narzędziem. Mamy nadzieję, że opracowany produkt zostanie wdrożony przez firmę na globalnych rynkach – mówi Alicja Ostrowska-Leszczyńska. 

Andrzej Burgs, prezes Sygnis, liczy na dalszą współpracę z UAM. – Rozwiązanie grupy prof. Przekopa, nazwane przez autorów Liquid for Fused Deposition Modeling (LFDM), umożliwia tworzenie nowych materiałów, co zwiększa skalę aplikacyjności druku 3D w otaczającym nas świecie. Współpraca z wiodącymi ośrodkami badawczymi jest elementem naszej wieloletniej strategii. Łączenie doskonałej wiedzy pochodzącej ze świata akademickiego z naszymi możliwościami zweryfikowania ich w przemyśle daje pożądaną komercjalizację wiedzy – mówi.  

Czy polski wynalazek podbije świat? 

Wyniki badań w postaci dwóch artykułów opublikowało wydawnictwo MDPI o otwartym dostępie. Zespołowi, który oprócz prof. Przekopa tworzyły Ewa Gabriel i dr Bogna Sztorch, zależało na czasie, by nikt nie ubiegł go w upublicznieniu wiedzy na temat odkrycia. – Odzew międzynarodowy jest bardzo dobry, co daje nadzieję, że ten pomysł szybko rozpowszechni się na świecie. Narzędzie umożliwia naukowcom wejście w zupełnie nowy obszar badawczy, bez dużych nakładów finansowych, i osiąganie postępu w rozwoju ich badań - mówi prof. Robert Przekop. 

Na pomysł wynalazku profesor wpadł, jeszcze zanim zaczął specjalizować się w technologiach addytywnych. Z punktu widzenia chemika zastanawiał się, w jaki sposób bezpośrednio dodać związki chemiczne do procesu drukowania 3D. Jego odkrycie wydaje się potwierdzać regułę, że laicy, nieskrępowani schematami myślenia, często dostrzegają najlepsze rozwiązania, które umykają uwadze osób wiele lat pracujących w określonej dyscyplinie. Badacz przetestował rozwiązanie, którego nikt przed nim nie stosował, dodając barwnik. Później z powodzeniem przeprowadził też test druku odwróconego.  

– To może mieć znaczenie w przyszłości, na przykład w eksploracji przestrzeni kosmicznej. Drukarka 3D jest jednym z podstawowych narzędzi, które umożliwia wytwarzanie i produkcję elementów w miejscach odległych od cywilizacji lub w przestrzeni pozaziemskiej – wyjaśnia naukowiec.  

Chemicy w branży druku 3D 

Profesor Robert Przekop zajął się w CZT polimerami w 2018 roku. Badacz z zespołu prof. Bogdana Marcińca szukał tematyki, która byłaby perspektywiczną niszą naukową o dużym potencjale rozwoju. Użyciem technologii przetwarzania polimerów zajmowało się już wtedy wiele polskich politechnik, dlatego wybór padł na branżę materiałów do druku 3D, w którym konkurencja nie była i nadal nie jest bardzo duża.  

– Rozmawiając na targach z producentami drukarek, zrozumiałem, że w branży druku 3D nie ma chemików. Uznałem, że jeżeli wejdziemy do branży jako pierwsi, to mamy szansę na osiągnięcie przewagi – wspomina badacz.  

Po podjęciu decyzji o zaangażowaniu się w ten obszar CZT złożyło projekt w ramach Wielkopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego i uzyskało dofinansowanie na budowę i wyposażenie Centrum Badawczego Druku 3D i Materiałów Kompozytowych. Zespół kierowany przez prof. Przekopa, ostatnio powiększony o dwie nowe osoby: Darię Pakułę i Roksanę Konieczną, intensywnie rozwija swoją działalność. Prowadzi wiele projektów, między innymi grant Lider X dr Bogny Sztorch, dotyczący udoskonalania tworzyw termoplastycznych, projekt europejski M-ERA NET w obszarze biokompozytów polimerowych czy grant Lider XII dr Anny Olejnik w zakresie nowego rodzaju emulgatorów kosmetycznych.  

– Wypracowaliśmy w centrum skuteczną formułę otrzymywania materiałów z użyciem chemii dla wielu ośrodków badawczych, jak i odbiorców przemysłowych. Współpracujemy z kilkunastoma ośrodkami, dostarczając nowe materiały i rozwiązania dla technologii druku 3D i materiałów kompozytowych – podkreśla prof. Przekop.  

Zobacz też: Dr Anna Olejnik. Doba jest dla mnie za krótka