新型3D打印采用活性物质材料

新型3D打印采用活性物质材料

现在越来越多的物体可以用3D打印来制造，但这个过程所用的材料仍然是“死物质”，比如塑料或金属。

【讯】现在越来越多的物体可以用3D打印来制造，但这个过程所用的材料仍然是“死物质”，比如塑料或金属。

苏黎世联邦理工学院(ETH)复合材料实验室主任AndréStudart带领的一组研究人员，现在已经推出一个新的3D打印平台，可以用生命物质打印器件。研究人员开发出一种含有细菌的墨水，它可以打印出具有多种特性的微型生单轴抗压强度实验：岩石实验放在压力机的上下压板之间进行加压化器件，这些器件种类取决于科汽车材料仍会以钢材为主学家在墨水中放入的细菌种类。他们在一篇科学进展报告中报告了这项工作。

ETH研究人员的新印刷平台提供了许多潜在的组合。在一次试验中，科学家们可以使用包含多达四种细菌的不同浓度的打印墨，以产生各种性质的物体。

作为第一个测试，团队成员Patrick Rühs和Manuel Schaffner使用了两种细菌：Pseudomonas putida和Acetobacter xylinum。前者能分解化学工业中大规模生产的有毒化学苯酚。后者分泌高纯纳米纤维素，可减轻疼痛，保持水分和稳定，在烧伤治疗中具有潜在应用。

打印墨水是由生物相容性的水凝胶组成的，可以提供结构；而水凝胶是由透明质酸、长链糖分子与二氧化硅组成的。细菌的培养基被混入墨水中，这样细菌就有了它们所需要的生长环境。使用这种水凝胶作为基础，研究人员可以添加细菌所需的“属性范围”，然后打印出他们喜欢的三维结构。

在含有细菌的水凝胶发展过程中，由于凝胶的流动特性衍生出了一个特殊的挑战，因为墨水必须具有足够的流动性，才能通过压力喷嘴。墨水的粘稠度也会影响细菌的流动性：油墨越硬，就越难移动。更重要的是，如果水凝胶太僵硬，linum杆菌分泌的纤维素也会减少。

同时，打印的对象必须足够坚固，以支持后续层的重量。如果流体太多的话，水凝胶就不能用于打印稳定的结构，因为这些结构在它们的重量下会崩溃。“打印墨必须像牙膏一样粘稠，而且还需要像护手霜一样的一致性，”Schaffner这样描述成功的秘诀。

科学家们把他们的新印刷材料叫做‘flink’,，它代表“生活功能墨水”。然而，材料科学家没有研究印刷的微型器件的寿命。“细菌需要的资源非常少，我们认为他们能在印刷结构中生存很长时间”，Rühs说。

然而，这项研究仍处于初始阶段。“细菌含水凝胶印刷有巨大的潜力，因为这种技术可以让有益的细菌广泛存在”，Rühs说。并且他指出3D打印微生物的影响较小，几乎完全没有研究使用细菌作为添加剂的方法。

他说：“大多数人只把细菌和疾病联系起来，但实际上没有细菌我们就无法生存。”研究人员认为他们的新墨水是完全安全的，他们使用的细菌都无害的。

除了医学和生物技术的应用，研究人员还设想了许多其他潜在的用途。例如，采用flink打印的对象可以用来研究降解过程或生物膜的形成。目前一个实际的应用可能是含有细菌的3D打印传感器，它可以用来检测饮用水中的毒素。另一个想法是创建可以过滤油污的细菌过滤器。

首先，要克服印刷时间慢和可扩展性较差的挑战：linum杆菌目前需要几天产生生物医学纤维素。然而，研究人员确信他们可以进一步优化和加速这一过程。

3D打印特殊材料是Studart研究小组的主攻方可以说凡有人的地方都可以见到塑料向。例如，他和他的跨学科团队还开发了一种可印刷的高孔隙率陶瓷油墨，它可以印刷类似骨结构的非常轻巧的能源产品。

文章来自materialstoday站，原文题目为Novel hydrogel ink brings bacteria to 3D printing，由材料科技汇总整理。