凝胶做“画板”,更小巧自由的3D打印新技巧

今,3D打印早已不是啊新话题,只要以计算机及修建好模型,人们就好据此3D打印机在立体的半空中里随机“挥毫泼墨”了。但是,这卖“随意”依然有局部限,如果是打印好细复杂的构件,或者采取软、脆弱的素材,打印制品都见面好变形。

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要是如今,一组美国钻等吧当下同题材找到了精彩纷呈的化解方案。只要用上平等栽在面临也颇广阔的物,就能够给具备纤细的构造都赢得支持,使3D打印获得真正的“自由”。在演示视频中,研究者就因此他们的装置毫不费力地打起了有着苗条触手的“水母”、俄罗斯套娃等繁杂结构,并且丝毫请勿会见走样。

3D生物打印出之心脏模型(图片来自网络)

图片 2无异于只3D打印水母。原视频来自:Sam
Tracey

研人口在初一企英国《自然·生物技术》杂志及报告说,他们运用新开发的3D生物打印系统打印出之人工耳朵、骨头和肌肉组织,移植到动物身上后都能维持活性。这项技能未来迈入成熟后,可能解决人造器官移植难题。

这种技术的关键在于一种植叫做“卡波姆”的凝胶基质。卡波姆是由丙烯酸酯和多元醇聚合形成的如出一辙种植交联高分子材料,由于那个成员链结构中产生多亲水性的羧基(—COOH),因此她可以“锁住”大量水分子,在分子链中间形成和凝胶。如果研究过化妆品的成分表,你或针对卡波姆并无陌生。仅需充分没有浓度的卡波姆即可从及快之增稠作用,因此卡波姆凝胶从20世纪90年代从就是早已当日化用品的流变调节剂而受周边利用了。用卡波姆增稠后底日化用品一方面可增长日子稳定存放,另一方面使时之触感也愈发柔滑。

此时此刻,3D生物打印技术打印出的官组织便在结构上非常勿平稳、过于脆弱,缺乏血管构造,很麻烦存活。美国韦克福雷斯特大学复业医学学院的钻集体开发有“组织同官并打印系统”(ITOP)。这无异新出的3D生物打印系统,可将富含活性人体或动物细胞的水基凝胶与可生物降解的聚合材料结合作为打印材料,有助于人造器官形成平安组织。(ZSL)

图片 3干燥(左)及凝胶状态(右)的卡波姆,在日化产品受到吗时不时能够看出她。

于这里,研究者们采用的是粒大小才来7微米的卡波姆凝胶微粒。这种水凝胶有种特别之情理特性:它平时可稳定地保持形态,而光待施加低强度的剪切力就得让它呈现有良好的流动性。这为算得,当3D打印的素材留于原地时,凝胶可以吗它们提供支持,而当打印所用底针头在凝胶中活动时,它周围的凝胶又会流动起来,不挡针头的移动。而且,在针头移走之后,周围的凝胶还会见更恢复原状。

图片 4以凝胶中打印的复杂性管道结构。原视频来自:Sam
Tracey

来矣立体凝胶“画板”的支持,科学家等只要决定一个细细的针头作为“画笔”,将打印“颜料”注射到相当的职就是得成功打印了。“画笔”移动的早晚,卡波姆凝胶像液体一样吃针头在里面滑过,而留给的“笔迹”则会在凝胶中留在原处。

图片 5为了显示技能之精细,研究者们还打印起了迷你俄罗斯套娃。注意,图上的标尺长度可独自出5毫米。原视频来自:Sam
Tracey

供支撑的凝胶基质能跟众多资料配合,硅树脂、凝胶、胶体甚至在细胞的分散液都足以作为“颜料”来进展打印。在通过处理后,凝胶中的起印品也可毫发无损地取出。例如,研究者们采用了参加光引发剂的打印材料来制造这些水母,打印制品通过紫外光照射交联之后再也经历届洗去,水母们就好起凝胶介质中解放出来了。

图片 6在通过交联处理后,3D打印的稍水母就得毫发无伤地由凝胶中取出。图片源于:T
Bhattacharjee, K Schulze, W G Sawyer and T E Angelini, University of
Florida

凝胶介质的加入吧3D打印技术进行了再度多之或,它于生物技术、仿生结构相当领域还好找到自己之用武之地。而这种应用寻常材料解决前沿问题的抢眼思路,对工程师等为坏有启发性。(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. Writing in the granular gel
    medium
  2. Chemistry World:3D printer uses gel matrix to tie the knot
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