Ученые ТУСУРа завершили работу над опытным образцом печатающей головки для геномного принтера

В рамках проекта разработки геномного принтера ученые ТУСУРа совместно с АО «НПФ «Микран» работают над созданием основного узла устройства - пьезоэлектрического дозатора, предназначенного для прецизионного дозирования жидких материалов с объёмом капли от 100 пиколитров. Разработана конструкция дозатора и технология его изготовления.

«Для управления работой дозатора создан драйвер, который позволяет оптимизировать параметры вылетающих капель. Для одиночного дозатора отработаны режимы нанесения материалов в заданные координаты и с заданным объемом. Так как в системе используется несколько химических реактивов, в принтере будет задействовано до 16 таких дозаторов – каждый для своего химического реагента», – рассказывает руководитель лаборатории аддитивных технологий и инженерной биологии ТУСУРа Руслан Гадиров.

«Совершенствование технологии изготовления отечественных печатающих головок, обеспечение их многоканальности позволит обеспечить технологический суверенитет в области технологий твердофазного синтеза, аддитивной (печатной) электроники и других смежных направлениях», – отмечает научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ТУСУРа Иван Кулинич.

Особенности технологии синтеза олигонуклеотидов заключаются в том, что реагенты в микрореакторах (областях синтеза) не должны между собой контактировать, а расстояние между ними при максимальной плотности синтеза не превышает десятков микрометров. В этой связи большое внимание должно уделяться баллистическим характеристикам дозатора.

«Пьезоэлектрический дозатор формирует капли печатного материала с определенной частотой, и для контроля необходимо дистанционно измерять такие параметры как объем этих капель и скорость их пролета, а также прямолинейность траектории, форму капель, наличие сателлитов, – поясняет заведующий лабораторией телевизионной автоматики Вячеслав Капустин. – Для этого разработана стробоскопическая система, которая позволяет измерять объем дозируемого печатного материала и контролировать его пролет в поле зрения данной системы: оценивая траекторию, скорость и изменение формы капли».

Конструкция стробоскопической системы состоит из матричного фотоприемника (телевизионная камера), который располагается в корпусе системы, имеющего вход для внешней синхронизации, макрообъектива, формирующего необходимый масштаб, и светодиодного подсвета, работающего в импульсном режиме. Фотоприемник и подсвет работают синхронно с пьезоэлектрическим дозатором, синхронизация обеспечивается соответствующими импульсами, регулировка которых осуществляется на управляющем устройстве. Таким образом, в каждом кадре с фотоприёмника фиксируются изображения капель в одни и те же моменты пролета между фотоприемником и подсветом (регулируется задержкой импульса подсвета относительно начала экспозиции камеры).

Разработано программное обеспечение стробоскопической системы – приложение, которое позволяет захватывать кадры с фотодатчика и регулировать их параметры, автоматически определяя в каждом кадре координаты капель и их сателлитов, объем, а также фиксировать все измеряемые значения в журнал.

Как отмечают ученые, на сегодняшний день получены опытные образцы пьезоэлектрического дозатора и в ближайшее время будет проведен эксперимент по полноценному твердотельному синтезу олигонуклеотидов.