Idag verkar det som om tredimensionella eller 3D-skrivare finns överallt. Människor använder dem i laboratorier, skolor – även hemma. Vem som helst kan rita ett föremål med hjälp av ett datorprogram och sedan skriva ut det i plast. Men en del nytryckt plast kan dyka upp med spår av farliga kemikalier, visar en ny studie. De goda nyheterna: Det verkar också finnas ett botemedel mot problemet.
Shirin Oskui är bioingenjör vid University of California, Riverside. Labbet där hon arbetar utvecklar verktyg för att mäta mycket små saker. Hon behövde ett sätt att mäta små zebrafiskägg och nykläckta bebisfiskar. Så Oskui designade och tillverkade ett verktyg med en 3D-skrivare.
Hon sänkte ner sitt verktyg i en skål med zebrafiskägg. Äggen höll precis på att kläckas. Men till hennes förvåning gjorde många ägg det aldrig. Och fiskar som gjorde det var sjuka. Oskui blev förvånad. Hennes labb kläcker regelbundet zebrafisk i petriskålar av plast. Den där plasten har aldrig skadat hennes fisk. Detta antydde att “det inte är plast som är skurken här”, säger William Grover. Han är också bioingenjör vid UC Riverside. Grover och Oskui undersökte vidare. De upptäckte att processer inuti vissa 3D-skrivare kan lämna spår av giftiga kemikalier på det färdiga föremålet.
Forskargruppen publicerade sina nya resultat online den 4 november i Environmental Science & Technology Letters.
Oskui och Grover testade två 3-D-skrivare. Varje skrivare använde olika “bläck” av plast och en annan process för att bygga föremål.
En skrivare fungerar på ett sätt som liknar en limpistol. Den tar in fast plast, smälter den, formar den till en form och kyler den sedan tillbaka till en fast form. Plasten som går in är samma plast som kommer ut.
Den andra maskinen använder ett “bläck” som börjar som en vätska full av starka kemikalier. Inuti den här skrivaren flyttar en laser sin stråle runt som en penna och ritar en form i vätskan. Laserljuset utlöser en kemisk reaktion. Den reaktionen förvandlar vätskan till fast plast – men bara precis där ljuset träffar. Denna process kallas stereolitografi (STAIR-ee-oh-lih-THOG-rah-fee). Forskarna gjorde tre små skivor med varje skrivare. Efteråt placerade de varje skiva i sin egen skål tillsammans med 30 nylagda zebrafiskägg. Som en kontroll placerade de också zebrafiskägg i fat utan plastskivor. Teamet övervakade äggen för att se hur många som kläcktes och hur eventuella småfiskar utvecklades.
Cirka 80 procent av fiskarna i kontrollgrupperna överlevde i minst en vecka och utvecklades normalt. Fisk i fat med skivor från limpistolskrivaren hade vissa hälsoproblem och bara cirka 60 procent överlevde. Men varje fisk i de återstående rätterna dog.
Dessa ägg och kläckningar hade exponerats för plast tillverkad genom stereolitografi. Det sista, tryckta föremålet kommer ut belagt med flytande bläck. Oskui och Grover följde skrivarens anvisningar för att rengöra det färdiga föremålet. Men även då fanns sannolikt spår av vätskan kvar. Den vätskan kan vara det som förgiftade fisken, misstänker forskarna.
Flaskan innehåller flytande “bläck” av plast. Inuti en 3D-skrivare förvandlar ljus den till datordesignade solida föremål, som dessa skivor. Forskarna använde ljus för att eliminera giftiga spår av bläcket från skivan till höger.
Sean Nealon/UC Riverside
Oskui resonerade att om ljus gjorde bläcket till en hård plast, då mer ljus bör förvandla eventuellt överblivet bläck till ett säkrare fast material. För att testa det satte hon de färdiga föremålen under samma ultravioletta ljus som skrivarens laser hade använt. Efter en timme hade all vätska som fortfarande hade fastnat på delen blivit fast. När Oskuis team dränkte dessa skivor i vatten med fiskäggen överlevde mer än 60 procent av fiskarna minst en vecka.
“3D-skrivare är fantastiska”, säger Grover, men vi måste se till att vi använder dem säkert. Stora fabriker som tillverkar petriskålar av plast eller koppar eller skedar måste följa strikta regler för säkerhet och renlighet. En 3D-skrivare är en fabrik “krympt ner till en liten låda”, förklarar han. Det kanske gör samma kemi som en stor fabrik, men det kanske inte följer samma procedurer för att hålla kommersiella produkter säkra.
Grover hoppas att forskarna inte bara kommer att fokusera på hur man gör 3D-utskrift, utan också på hur man säkerställer säkerheten för utskrivna objekt. Ytterligare forskning kan avslöja om någon av dessa delar kan utgöra risker för människor eller miljön.
James Meador var inte involverad i forskningen. Som toxikolog studerar han effekterna av föroreningar på fisk vid National Oceanic and Atmospheric Administrations Northwest Fisheries Science Center i Seattle, Wash. Zebrafiskägg i denna studie var sannolikt utsatta för en mycket hög koncentration av kemikalier, noterar han. Om delar från en 3-D-skrivare ramlade i en sjö eller flod skulle de giftiga resterna spridas ut eller bli utspädda. Det skulle göra dem mindre farliga, säger han. Men tillägger han, toxiciteten som ses här är “definitivt en varnande berättelse och förtjänar ytterligare studier.”
Både Grover och Meador är överens om att delar från de flesta 3-D-skrivare ska vara helt säkra att röra vid. Skriv dock inte ut en sked och använd den för att äta frukost, varnar de. Och skriv definitivt inte ut ett slott för ditt husdjurszebrafisk!
bioingenjör
Någon som tillämpar ingenjörskonst för att lösa problem inom biologi eller i system som kommer att använda levande organismer.
kemikalie
Ett ämne som bildas av två eller flera atomer som förenar (blir sammanfogade) i en fast proportion och struktur. Till exempel är vatten en kemikalie gjord av två väteatomer bundna till en syreatom. Dess kemiska symbol är H2O. Kemisk kan också vara ett adjektiv som beskriver egenskaper hos material som är resultatet av olika reaktioner mellan olika föreningar.
kemisk reaktion
En process som involverar omarrangering av molekylerna eller strukturen av ett ämne, i motsats till en förändring i fysisk form (som från ett fast ämne till en gas).
kemi
Det vetenskapsområde som handlar om sammansättning, struktur och ämnens egenskaper och hur de interagerar med varandra.
Kemister använder denna kunskap för att studera okända ämnen, för att reproducera stora mängder av användbara ämnen eller att designa och skapa nya och användbara ämnen. (om föreningar) Termen används för att hänvisa till receptet för en förening, hur den är framställd eller några av dess egenskaper.
förorening
Förorening; ett kemiskt, biologiskt eller annat ämne som är oönskat eller onaturligt i en miljö som vatten, jord, luft eller mat. Vissa föroreningar kan vara skadliga i de mängder de förekommer eller om de tillåts byggas upp i kroppen med tiden.
kontroll
En del av ett experiment där det inte sker någon förändring från det normala betingelser. Kontrollen är väsentlig för vetenskapliga experiment. Det visar att varje ny effekt sannolikt bara beror på den del av testet som en forskare har ändrat. Till exempel, om forskare testade olika typer av gödselmedel i en trädgård, skulle de vilja att en del av den förblir obefruktad, eftersom kontrollen. Dess område skulle visa hur växter i denna trädgård växer under normala förhållanden. Och det ger forskarna något som de kan jämföra sina experimentella data mot.
spädd
För att göra något tunnare eller mindre koncentrerat genom att tillsätta en vätska till den.
miljö
Summan av alla saker som finns runt en organism eller processen och det tillstånd som dessa saker skapar för den organismen eller processen. Miljö kan syfta på vädret och ekosystemet som ett djur lever i, eller kanske temperaturen, fuktigheten och placeringen av komponenter i något elektroniksystem eller produkt.
laser
En enhet som genererar en intensiv stråle av koherent ljus av en enfärgad. Lasrar används vid borrning och skärning, uppriktning och styrning, vid datalagring och vid kirurgi.
National Oceanic and Atmospheric Administration, eller NOAA
En vetenskapsbyrå från det amerikanska handelsdepartementet. Denna byrå grundades ursprungligen 1807 under ett annat namn (The Survey of the Coast), och fokuserar på att förstå och bevara havets resurser, inklusive fiske, skydda marina däggdjur (från sälar till valar), studera havsbotten och undersöka den övre atmosfären.
Petriskål
En grund, cirkulär skål som används för att odla bakterier eller annat mikroorganismer.
stereolitografi
En process som vissa 3D-skrivare använder för att forma objekt . I processen utlöser ljus en kemisk reaktion som förändrar en vätska till en fast substans.
toxic
Giftig eller kan skada eller döda celler, vävnader eller hela organismer.
tredimensionell (3-D) skrivare
En maskin som tar instruktioner från ett datorprogram om var man ska lägga på varandra följande lager av något råmaterial för att skapa ett tredimensionellt objekt.
tredimensionell (3-D) utskrift
Skapandet av en tredimensionellt objekt med en maskin som följer instruktioner från ett datorprogram. Datorn talar om för skrivaren var den ska lägga på varandra följande lager av något råmaterial, som kan vara plast, metaller, mat eller till och med levande celler. 3D-utskrift kallas även additiv tillverkning.
toxicologist
En vetenskapsman som studerar gifter och hur de stör hälsan hos människor och andra organismer.
ultraviolett
En del av ljusspektrumet som är nära violett men osynlig för det mänskliga ögat.
zebrafisk
En liten tropisk sötvattensfisk som tillhör familjen elritsa. Zebrafiskar används ofta i vetenskaplig forskning eftersom de växer snabbt och deras genetiska sammansättning är välkänd.
Leave a Reply