Специалист по биологии Энди Шар обнаружил чернила для 3D-печати, которые «все искали», говорит профессор физики – Nachedeu

К Мэри Кейт Броган

По словам ученых, найти чернила для 3D-печати, которые проводят электричество, но при этом являются прочными, гибкими и растяжимыми, было целью материаловедов всего мира с момента появления 3D-печати. Дэха Джунк.т.н., доцент кафедры Кафедра физики в Колледж гуманитарных и естественных наук Университета Содружества Вирджинии.

Поэтому в прошлом году, когда Энди Шар пришел в его лабораторию, стремясь найти решение, Юнг был обеспокоен, но дал шанс Шар. И он благодарен, что сделал.

«Я сам пытался найти эти чернила, — сказал Юнг. «Но каким-то образом Энди обнаружил рецепт».

Это открытие открыло новые возможности для Шар, которая сейчас учится на втором курсе. биология в Колледже гуманитарных наук и наук по специальности Религиоведение в Школа мировых исследований. Он работал с Юнгом и его исследовательской группой через VCU. Программа бакалавриата по исследовательским возможностям.

Вместе с Филиппом Глассом, студентом Кандидат наук. в нанонауке и нанотехнологии программы, Шар опубликовал две академические статьи, в том числе один в журнале Advanced Functional Materials для которых он был первым автором. Он также представил еще одну — плюс главу в книге — и его приглашали выступить на конференциях, посвященных открытию.

«Материал, который мы обнаружили, представлял собой композит из силикона — полидиметилсилоксина, или ПДМС, — и мы диспергировали углеродные нанотрубки, или УНТ, внутри этого силикона, что довольно сложно сделать», — сказал Шар. «Для этого мы использовали довольно простую и безвредную для окружающей среды технику, которая может происходить при комнатной температуре. Простота процесса изготовления делает его доступным для других людей и, возможно, даже для компаний, которые хотят использовать его в коммерческих целях».

Йонг, Шар и Гласс продолжают использовать чернила для 3D-печати при разработке настраиваемых устройств для мониторинга здоровья пациентов и электронной кожи, или eSkin — носимых датчиков для обнаружения движения суставов или мониторинга сердечного и респираторного здоровья.

«Настоящим новаторским изобретением доктора Йонга является использование 3D-печати для создания каркасов, которые могут имитировать архитектуру спинного мозга», — сказал Шар. Он и Йонг надеются, что эта технология, наполненная биопечатной информацией, которая позволит клеткам расти заново, может помочь людям с травмами спинного мозга восстановить сенсорные и двигательные функции.

Здесь студент и наставник делятся мыслями о том, чему они научились, работая вместе.

Энди Шар

Что вас привлекло в этом проекте?

Я начну с самого начала и перейду к тому, что меня в первую очередь привлекло в лаборатории доктора Йонга: [my] прошлый опыт исследований в средней школе. Мне всегда очень нравились практические занятия, а материаловедение и нанотехнологии были двумя моими главными интересами при поступлении в VCU. Так что мне понравилось, как он объединил это с 3D-печатью — чего я никогда раньше не делал, но также был рад использовать — с биологическими приложениями. Я намерен заняться медициной, чтобы это было связано с моей будущей профессией. Так что это определенно было чем-то интересным.

Для этого конкретного проекта я фактически начал с работы с Филипом Глассом, который является аспирантом-физиком, над его проектом, и это стало естественным прогрессом, потому что я помогал ему. У меня был некоторый интерес к химии и процессу изготовления чернил и материала. И поскольку я помогал ему, я решил провести свои собственные испытания. И я действительно благодарен доктору Йонгу за то, что он дал мне гибкость и независимость для этого. Я экспериментировал, и как только я нашел чернила, которые, как мне казалось, будут работать, мы решили, что если они достаточно уникальны и если у них есть определенные преимущества по сравнению с тем, что было замечено в литературе, то мы могли бы написать о них статью. Так что я провел больше исследований там.

Что вы вынесли из опыта?

Было несколько вещей, которые я вынес из этого. Определенно знания, изучение аспекта материаловедения, много уроков настойчивости. Потребовались десятки попыток — доктор Юнг видел множество моих флаконов с сотнями неудачных попыток. Так что просто учитесь на своих прошлых ошибках. И я не сдавался, потому что знал, что становлюсь все ближе и ближе к конечному результату.

Это был действительно урок, который я усвоил, и я также думаю о командной работе. В группе мы проводили встречи, на которых представляли свои выводы, чтобы вы научились коммуникативным навыкам, как взаимодействовать с группой, как просто работать с разными (технологиями) — как использовать гентри, как использовать анализатор текстуры, разные машины, а затем распространять эти знания и обучать других людей, присоединившихся к лаборатории, как использовать те же самые машины.

А потом, благодаря проекту, я также смог выступить на нескольких конференциях — например, Симпозиум УРОПкоторую я буду представлять этой весной, и ежегодную конференцию Сети студенческих исследований в Вирджинии в Университете Кристофера Ньюпорта, которая проходила в январе. Способность представлять публике и объяснять ей наши открытия в понятной им форме — определенно навык, которому я научился.

Какой один урок вы извлекли из доктора Юнга?

От доктора Юнга я действительно научился тому, как быть эффективным частным частным предпринимателем. [principal investigator]. Речь идет о координации эффективной команды и действительно поощрении командной работы, а также о том, чтобы все оставались вовлеченными, все двигались в удобном для них темпе, но также и о том, чтобы немного подтолкнуть их. Я помню, как доктор Юнг помогал мне всякий раз, когда у меня были определенные испытания, которые не шли так, как я хотел, а затем также устанавливал для меня определенные сроки, следил за тем, чтобы я их выполнял, и просто поощрял меня делать все возможное.

Я помню, особенно летом, я проводил там от 15 до 20 часов в неделю. И мы действительно пытались издать газету. В самом конце пришлось много собирать данных, много писать. И я благодарю доктора Йонга за то, что он координировал меня и Филиппа и просто следил за тем, чтобы мы все сделали вовремя и чтобы управление временем не было проблемой. Это определенно урок, который я извлек из него.

Дэха Джун

Почему это исследование имеет значение?

Технология eSkin — это будущее носимых устройств. Итак, Энди, Филлип и я обнаружили, что электронные скины, которые можно распечатать на 3D-принтере, могут быть полезны для пациентов, страдающих кожными заболеваниями. Или у нас может быть система, которая занимается мониторингом здоровья, чтобы это была система, в которой мы можем напрямую печатать в 3D человеческие органы. Мы действительно можем предложить новые терапевтические возможности. [As a physicist] Я не собираюсь использовать их непосредственно с пациентами. Однако в будущем эта технология может быть перенесена в операционную. Тогда пациенты могут иметь преимущество в использовании этой технологии. Это наша долгосрочная цель для этого проекта.

Допустим, мы разработали электронное устройство для 3D-печати или носимое гибкое устройство. Теперь мы хотим подключить эту технологию к проекту регенерации спинного мозга. С регенерацией спинного мозга всегда возникают проблемы из-за структурной сложности, верно? Таким образом, одним из терапевтических вариантов является терапия стволовыми клетками и электростимуляцией. Что Энди делает, так это добавляет к этому. Как упомянул Энди, я являюсь пионером в печати стволовых клеток для регенерации травм спинного мозга. Итак, теперь Энди объединяет эти технологии печати стволовых клеток и эту гибкую электронику.

Мы хотим проверить, как эти два разных элемента технологии могут объединиться, чтобы создать новую возможность для регенерации спинного мозга. Все как-то связано. Наша долгосрочная цель как физиков, материаловедов и инженеров состоит в том, чтобы мы хотели производить и предоставлять новые терапевтические возможности и потенциальные будущие приложения для лечения.

Как Энди помощь продвигать проект?

Еще до прихода Энди я работал над 3D-печатью гибкой электроники. Но дело в том, что у каждого исследователя в мире есть проблема печати гибких и проводящих чернил. Я думаю, что Энди провел около четырех или пяти месяцев [on it].

Он проделал тяжелую работу по разработке чернил, которые искали все, почти каждый исследователь 3D-печати. Затем Филлип, наш аспирант, расширил возможности чернил и применил их к носимым устройствам, напечатанным на 3D-принтере. Вот почему их статья находится в одном из ведущих материаловедческих журналов. Когда мы говорим об этой статье, всякий раз, когда я упоминаю, что первый автор этой статьи — второкурсник, люди поражаются. Исходя из этого, мы получили много приглашений на конференции. Это потрясающая работа.

Какой один урок вы извлекли из Энди?

Хоть Энди и студент, я многому у него научился, но главное, что я засомневался в себе: «Могу ли я дать самостоятельный проект студенту бакалавриата?» Вообще, многие PI не очень-то дают самостоятельные проекты магистрантам, но Энди хотел быть очень самостоятельным. Он на самом деле подчеркнул мне: «Я могу это сделать. Я могу сделать это.” В первый раз я немного сомневался; однако я видел его мотивацию, поэтому давал ему независимые проекты. Он проделал большую работу, и я постоянно даю ему очень независимые проекты.

То, как я обучал Энди, похоже на аспиранта. Так что для меня, с Энди и другими аспирантами, наша подготовка для Энди одинакова.

Помимо знаний, которые он приобрел, и открытия чернил, Энди является очень мотивированным студентом-исследователем, поэтому у него сильное чувство ответственности. Исследования заключаются не только в том, чтобы быть умным. Исследование касается того, откуда вы получаете мотивацию и что вас волнует. Энди студент бакалавриата и второкурсник, который хочет поступить в медицинскую школу, особенно на степень доктора медицины. программы. Я отдаю должное Энди — подумайте, насколько он занят; однако он по-прежнему проводит много времени в лаборатории. Я мог видеть это. Я видел, что он так взволнован, и ему нравится проводить время в исследовательской лаборатории. Он всегда улыбается, и у него всегда есть энергия для решения новых задач.

Итак, вернемся к вопросу о том, чему я научился у Энди: мотивация — самый важный фактор успеха в исследованиях.