近日，美國佛羅里達大學的科學家們找到了一種方法，可以用一臺3D打印機打印出精細的軟結構。這種新型3D打印機能夠打印出傳統上“不可能”實現的形狀，比如為細管打結等。該技術主要是將噴嘴深入一種凝膠中進行打印，這種凝膠能夠固化從噴嘴中擠出的油墨，最終產物是一種柔軟但穩固的結構。研究人員認為，該技術克服了3D打印的一些限制，并可能對組織工程有用，對神經外科和癌癥研究人員會有很大的幫助。
3D打印的硅膠水母
據了解，項目研究團隊觀察到3D打印對象在成型之后具有變形的傾向，這多是由于表面張力、重力和粒子擴散等原因。為了解決這個問題，該研究團隊在佛羅里達大學機械和航空航天工程系助理教授Thomas Angelini的帶領下，充分利用了在市場上銷售的一種由7μm寬粒子組成的顆粒狀水凝膠的物理屬性。
這種凝膠有點類似于去掉了乙醇和香料的普通洗手液，它能夠根據應力狀況迅速從固體切換到液體狀態。Angelini先生是這樣描述它的：“當你用手指壓住它、搓動它的時候，這些顆粒可以流動。它暫時流態化了。但是當你把手指拿開后，它又變成了固體。”
因此使用這種凝膠作為3D打印的基質材料可以解決生物打印中與固體和液體當量相關的問題。更為固體的基質材料很容易被3D打印機的運動部件損壞，而一個偏液態的基材又無法支持精細的結構。通過使用顆粒狀凝膠，研究人員能夠制造出遠比以前更為復雜的結構，因為這種凝膠在它正在3D打印的時候可以支持不完全的結構。現在，研究人員可以通過3D打印機噴頭在凝膠內部注入不同的材料來繪制結構。這些材料包括從硅氧烷聚合物到活細胞在內的任何對象。然后，一旦3D打印完畢，這些凝膠可以輕輕洗去，留下3D打印對象不變。
“不管從噴嘴里出來的是什么，它都會被困在我們安放它的空間里。”Angelini解釋說，“所以在這種凝膠中的3D打印已經不再是我們印象中的堆積出能夠支撐自身的固體對象的那種過程；而是借助凝膠來將噴嘴里擠出的物質固定在指定的位置。”
Angelini繼續解釋說，這種植入式3D打印的概念——即在某種液體或固體物質內部進行3D打印的——非常值得研究人員進一步完善。 “它改變了你印象中的3D打印方式，”他說。“你不用再考慮將某種材料融化然后堆積出某種結構，您只需要將材料從針/噴嘴中擠出，由（基質材料）組成的空間就會將它留在指定的位置，您可以用它打印出任何結構。”
在過去一年中，該團隊使用這種機器3D打印出了使用7種不同類型活細胞構成的復雜結構，其中包括來自一位病人的原代細胞。Angelini和他的同事們甚至打印出了一個硅膠水母和完全使用人體主動脈細胞打印的靜脈懸浮網絡。更加令人印象深刻的是，他們的3D打印機可以以大約一微米，或者人的頭發絲1%寬度的分辨率進行打印。
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