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【中國智能制造網 技術前沿】日前，加拿大阿爾伯塔大學使用3D打印和4D打印來創(chuàng)建由天然蛋白質和可打印的水凝膠材料制成的葉子結構。4D打印的水凝膠葉片標志著生物3D打印器官發(fā)展的重要成就，盡管距離植入個生物打印的心臟之前可能還有一段時間。
4D打印水凝膠葉片讓人類朝生物打印器官又近一步
近日，加拿大阿爾伯塔大學Ingenuity實驗室的一個科學家小組使用3D打印來創(chuàng)建由天然蛋白質和可打印的水凝膠材料制成的葉子結構。該小組說，該項目使他們更接近于創(chuàng)建一個可植入的生物3D打印器官。
實際上，3D打印的葉子結構不僅僅是3D打印，因為研究人員實際上已經使用了4D打印技術來打印生物物體，這意味著葉子能夠對不同的環(huán)境和材料進行物理反應。
由銀納米顆粒、碳納米管和蛋白質制成的特殊樹脂對小葉片形狀進行3D打印。當3D打印的葉片浸沒在水中并暴露于紫外光下時，其中的材料與水反應并將水分子分解成氫氣。
據研究人員介紹，這種反應使得生物打印的形式與氫燃料電池的功能相同，氫燃料電池產生熱量、能量和氧氣。從物理角度來看，當葉子浸沒在水中并受到紫外線照射時，葉子開始膨脹。
“我們已經擴展了一系列工具，以便在我們用新型光固化生物納米墨水打印的設備中融入生物功能作為內在特性，”化學工程研究員Stella Mathews說。“我們稱之為4D打印。這是組織工程的步。”
3D打印的葉形結構有效地展示了以成本有效的方式生產定制的氫燃料電池的能力。這本身是令人興奮的，但研究人員認為該項目符合生物3D打印植入式器官。
換言之，4D打印的水凝膠葉片標志著生物3D打印器官發(fā)展的重要成就，盡管距離植入個生物打印的心臟之前可能還有一段時間。正如Mathews解釋的那樣：“我們已經穩(wěn)定了一個因素，這是成千上萬的因素之一。”
目前，Ingenuity實驗室團隊也在研究3D打印半月板，這是緩解沖擊和保護膝蓋的軟骨組織。大多數有膝關節(jié)問題或膝關節(jié)疼痛的人可能會想了解半月板的所有信息。
對于半月板撕裂的現有治療包括在手術期間植入必須根據患者體型確定的組織。Mathews說，通過生物打印定制的半月板組織，膝蓋手術時間可以大大減少，可以使患者更容易恢復。
她解釋說：“我們會用能夠承受骨骼壓力的機械性能的材料來打印，還有一些可以促進細胞粘附的因素，同時防止人體免疫系統(tǒng)排斥的半月板。但這只是許多階段中的一個。”
在這個研究項目中，該團隊正在壓力下測試生物打印的半月板組織，以確定它在人體內的反應。
近，該項研究結果已經在RSC Advances雜志上發(fā)表。
(原標題：4D打印的水凝膠葉使艾伯塔大學研究員的研究更接近生物打印器官)
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