הפרוטוקול המוצג צפוי לספק כיוונים חדשים למימוש מערכות רובוטיות רכות חכמות, ניתנות לשינוי צורה ורכות עבור יישומים שונים. תהליך ההדפסה התלת-ממדי התלוי בזמן יכול ליצור רובוטים רכים מגוונים המגיבים לגירויים, עם טווח גדלים רחב, ממילימטרים ועד סנטימטרים. ניתן להרחיב את טכניקת ההדפסה הביולוגית הארבע-ממדית הזו לעבר אספקת תרופות ממוקדת, מיקרו-כירורגיה וביופסיה פחות פולשנית בהנדסת בריאות.
מידע טקסט בלבד יכול ליצור עמימות עבור הקוראים, ולכן הדגמות חזותיות חיוניות כדי לסייע בהשגת התוצאות המיועדות. כדי להכין את דיו ההידרוג'ל על בסיס אקרילאמיד שאינו מגיב לגירויים, דלל את האקרילאמיד, את המקשר הצולב ואת יוזם הצילום במים שעברו דה-יוניזציה באמצעות מערבל מגנטי למשך 24 שעות. כדי להכין את הגירויים מגיב N-isopropylacrylamide דיו הידרוג'ל מבוסס, לדלל N-isopropylacrylamide, פרופיל N-isopropylacrylamide, ואת יוזם הצילום, במים deionized, באמצעות מערבל מגנטי במשך 24 שעות.
לאחר מכן מוסיפים צבע לג'ל אקרילאמיד, וג'ל N-איזופרופילאקרילאמיד, ומערבבים את סוכן הגזירה, Laponite RD, ב 1150 סיבובים לדקה, או לפחות שש שעות, עד שהם מדוללים לחלוטין. לאחר מכן בצע את ההוראות המופיעות בטקסט כדי להכין את דיו הידרוג'ל. להכנת דיו פרוגל, ראשית, הכינו פתרון A ופתרון B בהתאם לפרוטוקול המתואר בטקסט.
כדי לבצע פילמור, להעביר 200 microliters של פתרון A, וחמישה microliters של פתרון B, לתוך צינור microcentrifuge, מערבלת את התערובת במשך 20 שניות. באמצעות תוכנת כלי הפריסה, צור קוד G עבור כל מבנה שנוצר בעבר על-ידי אופטימיזציה של עיצוב אובייקט האחיזה. הקצה גובה שכבה של 0.4 מילימטרים.
צפיפות מילוי של 75% ומהירות הדפסה של 10 מילימטרים לשנייה. ערוך את קובץ קוד G באמצעות ראשי הדפסה כפולים. שמור את קובץ קוד G בכרטיס דיגיטלי או SD מאובטח, לפני חיבורו למדפסת התלת-ממד.
לאחר חיבור מחסניות הידרוג'ל מבוססות אקרילאמיד ו- N-איזופרופילאקרילאמיד לחרירים המתאימים, בדוק אם שני ראשי ההדפסה של המחסניות נמצאים באותו מיקום על ציר Z. לאחר מכן כייל את קואורדינטות X ו- Y במדויק, כדי למנוע אי-התאמות בין שני החרירים. כעת, הגדר את לחץ ההדפסה על 20 עד 25 קילופסקל עבור הידרוג'ל מבוסס אקרילאמיד, ועל 10 עד 15 קילופסקל עבור הידרוג'ל מבוסס N-איזופרופילאקרילאמיד.
חזור על השלבים לאחר שכל דוגמה מודפסת במלואה, כדי להדפיס את הדוגמה הבאה. לפני צילום UV, הזריקו את דיו הפרוגל המגיב לשדה המגנטי לאזור החור הדק הממוקד של האחיזה הרכה המודפסת בתלת-ממד באמצעות מזרק. לאחר הזרקת הפרוגל, מניחים את מבנה האחיזה בתוך תא מקור UV, בעל אורך גל של 365 ננומטר, למשך שש דקות.
לאחר ריפוי תמונות UV, העבירו את מבנה האחיזה לאמבטיית מים שעברה דה-יוניזציה, למשך 24 שעות לפחות, עד שהיא מגיעה למצב שיווי משקל נפוח לחלוטין. האחיזה ההיברידית הרכה ביצעה משימת בחירה ומיקום באמצעות הפעלה בעלת תגובה תרמית ותנועה מגנטית. כאשר הטמפרטורה עלתה מעל טמפרטורת התמיסה הקריטית הנמוכה יותר, או LCST, ההידרוג'ל מבוסס N-איזופרופילאקרילאמיד התפורר, והתכווץ, וסגר את קצה האחיזה.
לעומת זאת, קצה האחיזה נפתח כאשר הטמפרטורה ירדה מתחת ל- LCST, עקב נפיחות של הידרוג'ל מבוסס N-איזופרופילאקרילאמיד. האחיזה גם הדגימה משימת בחירה והצבה בתוך מבוך לדוגמה מודפס בתלת-ממד מלא במים שעברו דה-יוניזציה. האחיזה, במצבה הפתוח בקצה, הונחתה על ידי מגנט חיצוני מעמדת המוצא שלה אל ביצי סלמון המטרה.
כאשר הטמפרטורה הגיעה ל-40 מעלות צלזיוס, קצה האחיזה נסגר כדי לאחוז את ביצי הסלמון. האחיזה הונחתה אל מחוץ למבוך תוך שהיא אוחזת בביצי הסלמון, והיא שחררה בהצלחה את ביצי הסלמון השלמות באזור המטרה במצב קצה פתוח, בטמפרטורת החדר של 25 מעלות צלזיוס. יש לנקוט בזהירות ניסיונית בעת כיול נקודות הקואורדינטות בין שני החרירים.
תהליך זה דורש תרגול רב. פרוטוקול ספציפי זה מספק את הקרקע להתקדמות משמעותית נוספת במימוש רובוטים רכים הניתנים לשליטה מדויקת, רגישים מאוד ורב-תכליתיים בעלי גירויים חכמים.
