Combattere i virus con la stampa 3D: sulla base dell’innovativa tecnologia additiva indiretta, la società di servizi di metal AM MetShape ha stampato in 3D un modello di virus ad alta precisione che non può essere prodotto con questo livello di dettaglio con altri processi di metal AM. In tal modo, l’azienda ha sostenuto il lavoro di ricerca di CIC nanoGUNE sulla diffusione dei virus e dei loro meccanismi di trasmissione.
I virus sono onnipresenti nelle nostre vite. Soprattutto ora in inverno ci ammaliamo facilmente a causa dell’elevata carica virale, in gran parte dovuta ai cosiddetti aerosol. Si tratta di particelle solide o solide/liquide cariche di virus che viaggiano nell’aria. Una comprensione precisa degli aerosol virali è essenziale per identificare i meccanismi di trasmissione dei virus, come SARS-CoV-2 o influenza, e per sviluppare soluzioni per la prevenzione. La fisica e la chimica degli aerosol virali sono studiate al CIC nanoGUNE nella rete tecnologica basca BRTA. La ricerca richiede modelli di virus quanto più dettagliati, piccoli e precisi possibile. NanoGUNE funziona con aggregati molecolari su scala nanometrica, ma utilizza sempre più modelli di acqua/virus su scala centimetrica per integrare gli studi di bagnatura e deumidificazione su scala nanometrica.
La figura a destra mostra il modello di un virus influenzale con un diametro di ca. 120 nm. La sua superficie è costituita da un massimo di 500 cosiddette “spikes”, che, a differenza di CoV, sono distanti solo circa 10 nm, in modo tale che minuscoli capillari si trovano tra le punte. Gli aerosol liquidi perdono acqua molto rapidamente nell’aria, si asciugano quasi, il che, da un lato, può disattivare i virus. D’altra parte, la perdita di massa significa un tempo di permanenza più lungo nell’aria. Questo equilibrio fine determina la trasmissione. I capillari hanno qualche ruolo?
Per il modello di dimensioni centimetriche, i capillari devono avere una dimensione inferiore a 1 mm, altrimenti la gravità falsificherà il risultato. Tale precisione non può essere raggiunta per micro parti con processi di stampa 3D convenzionali, come BJ o SLM. Con questo problema, nanoGUNE ha contattato MetShape, che offre la massima precisione e risoluzione per componenti complessi utilizzando la tecnologia di stampa 3D in metallo basata sulla stereolitografia fornita da Incus.
In qualità di fornitore di servizi di stampa 3D, MetShape è specializzato in problemi complessi e parti metalliche di microprecisione, consentendole di supportare questo progetto di ricerca con la sua tecnologia innovativa, stampando un modello di virus ad alta precisione in scala 250000:1. Ciò significa che il modello ha un diametro di circa 30 mm. Grazie alla sua esperienza in precisi processi di produzione additiva indiretta, MetShape è stata in grado di stampare, debind e sinterizzare il modello e fornire un modello finito a nanoGUNE. Non sono state necessarie fasi di post-elaborazione per il modello del virus, poiché la tecnologia di MetShape consente di ottenere un’eccellente qualità della superficie senza la necessità di strutture di supporto.
Rispetto a un modello standard in polimero (vedi figura a sinistra), il modello in metallo ha prestazioni significativamente migliori grazie alla minore massa d’acqua, in base alle dimensioni ridotte del modello. Entrambi i modelli sono stati idrofilizzati con uno spray adesivo. Nel caso del modello in polimero, invece, la grande massa d’acqua risultante provoca artefatti da goccioline, mentre il modello in metallo (figura a destra) è adeguatamente bagnato.
NanoGUNE è entusiasta dei risultati ottenuti lavorando con il fornitore di servizi di stampa 3D: “Grazie al modello stampato da MetShape, possiamo ora condurre i nostri esperimenti sulla bagnatura e deumidificazione dell’acqua sui virus e raggiungere così una nuova pietra miliare nella ricerca di aerosol di virus. Con le nuove possibilità attraverso tecnologie di produzione innovative, stiamo facendo un grande passo avanti verso il nostro obiettivo a lungo termine di proteggere il maggior numero possibile di persone dalle infezioni da virus”, ha affermato il Prof. Alexander Bittner di Ikerbasque. La prossima generazione di tecnologie per la climatizzazione richiederà senza dubbio progressi nel controllo della diffusione degli aerosol.
