Pronalaženje mastila za 3D štampanje koje provodi elektricitet, ali je snažno, fleksibilno i rastegljivo, bio je cilj naučnika o materijalima širom sveta otkako je počelo 3D štampanje, kaže Daeha Joung, dr, docent na Odseku za fiziku na Fakultet humanističkih nauka i nauke Univerziteta Virginia Commonvealth.
Tako je prošle godine, kada je Endi Šar došao u svoju laboratoriju nestrpljiv da potraži rešenje, Joung je bio uplašen, ali je Šaru dao šansu. I zahvalan je što jeste.
„Sam sam pokušavao da pronađem to mastilo“, rekao je Joung. „Ali nekako, Endi je otkrio recept.“
Ovo otkriće je otvorilo nove mogućnosti za Šara, koji je sada student druge godine na smeru biologija na Fakultetu humanističkih nauka i nauka i na smeru veronauke u Školi za svetske studije. Radio je sa Joungom i njegovim istraživačkim timom kroz VCU Program mogućnosti za dodiplomska istraživanja.
Pored Filipa Glasa, student doktorskih studija. u programu nanonauke i nanotehnologije, Šar je objavio dva akademska rada, uključujući jedan u časopisu Advanced Functional Materials za koji je bio prvi autor. Takođe je podneo još jedno — plus poglavlje u knjizi — i pozvan je da predstavi na konferencijama o otkriću.
„Materijal koji smo otkrili bio je kompozit silikona – polidimetilsiloksina, ili PDMS – i mi smo raspršili ugljenične nanocevi, ili CNT, unutar tog silikona, što je nešto što je teško uraditi“, rekao je Šar. „Koristili smo prilično jednostavnu ekološki prihvatljivu tehniku da to uradimo koja se može desiti na sobnoj temperaturi. Lakoća procesa proizvodnje omogućava da bude dostupna drugim ljudima, a možda čak i kompanijama koje žele da ga koriste komercijalno.“
Joung, Shar i Glass nastavljaju da koriste mastilo za 3D štampanje u razvoju prilagodljivih uređaja za praćenje zdravlja pacijenata i elektronske kože, ili eSkin—nosivih senzora za otkrivanje pokreta zglobova ili praćenje zdravlja srca i disanja.
„Ono što je dr Joung zaista bio pionir je korišćenje 3D štampanja za kreiranje skela koje mogu da simuliraju arhitekturu kičmene moždine“, rekao je Šar. On i Joung se nadaju da ova tehnologija, prožeta bioštampanim informacijama koje bi omogućile ćelijama da ponovo rastu, može pomoći ljudima sa povredama kičmene moždine da povrate senzorne i motoričke funkcije.
Ovde, učenik i mentor dele misli o tome šta su naučili radeći zajedno.
Počeću od početka i preći na ono što me je privuklo u laboratoriji dr Jounga: [moje] prošlo iskustvo sa istraživanjem u srednjoj školi. Uvek sam voleo praktične stvari, a nauka o materijalima i nanotehnologija su bila dva moja glavna interesovanja kada sam došao u VCU. Tako da mi se dopalo kako je to uključio u 3D štampanje – što je bilo nešto što nikada ranije nisam radio, ali sam takođe bio uzbuđen da koristim – sa biološkim aplikacijama. Nameravam da se bavim medicinom, pa bi to bilo nešto što bi se odnosilo na moju buduću profesiju. Tako da je to definitivno bilo nešto od interesa.
Za taj konkretni projekat, zapravo sam počeo radeći sa Filipom Glasom, koji je diplomirani student fizike, na njegovom projektu, i to je jednostavno postalo prirodno napredovanje jer sam mu pomagao. Bio sam zainteresovan za hemiju i proces pravljenja mastila i pravljenja materijala. I dok sam mu pomagao, odlučio sam da uradim svoja ispitivanja. I zaista sam zaslužan dr Joungu što mi je dao fleksibilnost i nezavisnost da to uradim. Eksperimentisao sam okolo, i kada sam našao mastilo za koje sam mislio da će raditi, onda smo odlučili da ako je dovoljno jedinstveno i ako ima određene prednosti u odnosu na ono što se vidi u literaturi, onda možemo da napišemo rad o tome. Tako da sam tamo više istraživao.
Bilo je nekoliko stvari koje sam izvukao iz toga. Definitivno znanje, učenje o aspektu nauke o materijalima, mnogo lekcija o istrajnosti. Bilo je potrebno na desetine suđenja – Dr. Joung je video moj niz bočica sa stotinama neuspešnih pokušaja. Dakle, samo u mogućnosti da učite iz svojih prošlih grešaka. I nisam odustajao, jer sam znao da sam sve bliže krajnjem rezultatu.
To je zaista bila lekcija koju sam naučio, a mislim i na timski rad. Kao grupa, održali smo sastanke na kojima smo predstavili naše nalaze, tako da naučite komunikacijske veštine, kako da komunicirate sa grupom, kako da radite sa različitim (tehnologijama)—kako da koristite portal, kako da koristite analizator teksture, različite mašine — a zatim i širenje tog znanja i podučavanje drugih ljudi koji se pridruže laboratoriji kako da koriste te iste mašine.
A onda, zbog projekta, takođe sam bio u mogućnosti da predstavim na više konferencija—na primer, UROP simpozijum, koji ću predstaviti ovog proleća, i godišnju konferenciju Mreže za dodiplomska istraživanja u Virdžiniji na Univerzitetu Kristofer Njuport , koji je bio u januaru. Biti u stanju da javnosti predstavim i objasnim naše nalaze na način koji oni mogu da razumeju je definitivno veština koju sam naučio.
Od dr Jounga sam zaista naučio kako da budem efikasan PI [glavni istraživač]. Radi se o koordinaciji efikasnog tima i zaista ohrabrivanju timskog rada i osiguravanju da svi ostanu uključeni, da svi idu tempom koji mu odgovara, ali i da se pobrine da ih malo pogura. Sećam se da mi je dr Joung pomagao kad god mi određena suđenja nisu išla onako kako sam želeo, a zatim mi je takođe postavljao određene rokove, vodeći računa da ih ispunim i samo me ohrabrivao da dam sve od sebe.
Sećam se, posebno tokom leta, bio sam tamo možda 15 do 20 sati nedeljno. I zaista smo pokušavali da objavimo novine. Na samom kraju, bilo je mnogo prikupljanja podataka, mnogo pisanja. I priznajem dr Joungu što je koordinirao mene i Filipa, i samo se pobrinuo da sve obavimo na vreme i da upravljanje vremenom nije problem. To je definitivno lekcija koju sam naučio od njega.
Tehnologija eSkin je budućnost nosivih uređaja. Dakle, ono što smo Andi, Phillip i ja otkrili je da elektronske kože za 3D štampanje mogu biti korisne za pacijente koji pate od kožnih bolesti. Ili možemo imati jedan koji vrši nadzor zdravlja, tako da je to sistem gde možemo direktno 3D štampati u ljudske organe. Mi zapravo možemo ponuditi nove terapijske opcije. [Kao fizičar] Neću ih koristiti direktno sa pacijentima. Međutim, ova tehnologija se u budućnosti može preneti u operacionu salu. Tada pacijenti mogu imati prednost da koriste ovu tehnologiju. To je naš dugoročni cilj za ovaj projekat.
Recimo da smo razvili elektronski uređaj za 3D štampanje ili nosivi fleksibilni uređaj. Sada želimo da povežemo ovu tehnologiju sa projektom regeneracije kičmene moždine. Sa regeneracijom kičmene moždine, uvek postoje problemi zbog strukturalne složenosti, zar ne? Dakle, jedna od terapijskih opcija je terapija matičnim ćelijama i električnom stimulacijom. Ono što Endi radi dodaje tome. Kao što je Endi pomenuo, ja sam pionir štampanja matičnih ćelija za regeneraciju povreda kičmene moždine. Sada Endi kombinuje ove tehnologije štampanja matičnih ćelija i ovu fleksibilnu elektroniku.
Želimo da testiramo kako se ova dva različita elementa tehnologije mogu kombinovati da bi stvorili novu priliku za regeneraciju kičmene moždine. Sve je nekako povezano. Kao fizičari, kao naučnici materijala, kao inženjeri, naš dugoročni cilj je da želimo da proizvedemo i obezbedimo nove terapeutske opcije i potencijalne buduće primene za tretmane.
Čak i pre nego što se Andi pridružio, radio sam na fleksibilnoj elektronici za 3D štampanje. Ali poenta je da svaki istraživač na svetu ima problem štampanja fleksibilnog i provodnog mastila. Mislim da je Endi proveo oko četiri ili pet meseci [na tome].
Uradio je težak posao na razvoju tog mastila koje su svi, a većina istraživači 3D štampanja, tražili. Zatim je Filip, naš diplomirani student, proširio mogućnosti mastila i primenio ga na 3D štampane uređaje za nošenje. Zato je njihov rad u jednom od vrhunskih časopisa o materijalima. Kada govorimo o ovom radu, kad god pomenem da je prvi autor ovog rada student druge godine, ljudi se začude. Na osnovu toga, dobili smo mnogo poziva na konferencije. Ovo je neverovatan posao.
Iako je Endi student, mnogo stvari sam naučio od njega, ali glavna stvar je bila da sam sumnjao u sebe: „Mogu li da dam samostalni projekat studentu osnovnih studija?“ Uopšteno govoreći, mnogi PI ne daju samostalne projekte studentima, ali Endi je želeo da bude veoma nezavisan. On mi je zapravo naglasio: „Ja to mogu. Ja to mogu.“ Bio sam malo sumnjičav prvi put; međutim, video sam njegovu motivaciju, pa sam mu zato dao samostalne projekte. Uradio je sjajan posao, a ja mu kontinuirano dajem veoma nezavisne projekte.
Način na koji sam trenirao Endija je kao diplomirani student. Dakle, za mene, sa Endijem i ostalim diplomiranim studentima, naša obuka za Endija je ista.
Osim znanja koje je stekao i otkrića mastila, Endi je veoma motivisan student-istraživač, tako da ima snažan osećaj odgovornosti. Istraživanje ne znači samo biti pametan. Istraživanje je o tome gde dobijate motivaciju i šta vas uzbuđuje. Endi je student i student druge godine koji želi da se prijavi na medicinsku školu, posebno M.D.-Ph.D. programe. Odajem mnogo zasluga Endiju — uzmite u obzir koliko je zauzet; međutim, on i dalje provodi dosta vremena u laboratoriji. To sam mogao da vidim. Mogao sam da vidim da je tako uzbuđen, i da uživa u svom vremenu u istraživačkoj laboratoriji. Uvek je nasmejan i uvek ima energije za nove izazove.
Dakle, da se vratim na pitanje šta sam naučio od Endija: motivacija je najvažniji faktor za uspeh u istraživanju.
