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看如何3D打印细菌以制造功能性复杂材料?

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在3D打印细菌方面,尽管目前取得了一定的进展,包括如何控制嵌入材料中的细菌的空间组成和动态功能性。但是将细菌精确定位到复杂的三维几何形状仍然是主要挑战。 苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员开发出了一种生物相容墨水,用于活细菌的3D打印。这一突破使得生产高纯度的生物医学纤维素或生产能够分解有毒物质的生物材料成为可能。
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苏黎世瑞士联邦理工学院的研究人员展示了一种3D打印方法,通过将自然多样的细菌代谢与增材制造的形状设计自由结合,创造出细菌衍生的功能性材料。为了实现这一目标,研究人员将细菌植入生物相容性和功能化的3D打印油墨中,并3D打印了两种材料,一种材料能够降解污染物,另一种材料是可用于医学领域的细菌纤维素“活性材料”。

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研究人员由此预见一个新的未来:通过这种3D打印平台,可以打印活细菌 – 那些有益的细菌,为3D打印复杂材料提供非常有用的功能特性。这其中的奥秘来自于研究人员配置的3D打印墨水“Flink”- 功能性活墨水”。

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据研究人员,Flink墨水为生物化学和生物医学提供了巨大的潜力。通过选择不同的细菌种类来影响研究人员称之为3D打印“生物化学工厂”的物理特性,甚至可以通过调整配方用来制造人造皮肤以治疗烧伤患者。



拿恶臭假单胞菌来说,它可以分解有毒化学品苯酚,在化工行业中可以用来修复环境污染。而木醋杆菌,可以分泌高纯度纳米纤维素,从而缓解疼痛。研究小组通过不同的细菌配方来试验缓解疼痛和保湿性能,并尝试探索可用来治疗烧伤的墨水配方。

然而,这只是细菌世界的冰山一角。新的3D打印平台可一次打印四种不同的细菌墨水。通过精确地改变每种细菌的浓度,可以3D打印具有不同物理和功能特性的复杂材料。
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含有细菌的3D打印墨水由生物相容性水凝胶(含有透明质酸、长链糖分子和热解法二氧化硅)组成,从而成为可3D打印的固态形式。而含有糖的混合培养基可以保持所选的细菌混合物的活性。

对于初学者来说,这种细菌墨水可用于高级生物医学应用,例如治疗烧伤患者和其他皮肤病患者。这种3D打印平台还能够制造用于治疗各种损伤的基于纤维素的3D伤口贴片。

不过,这种组合可能会做出更多辉煌的事情,3D打印只是一种工具,如何利用这种工具发挥更大的价值还需要与多种学科的研究能力相结合。

来源:3D科学谷
延伸阅读:
科学家研制3D打印细菌墨水,用途广泛可治疗皮肤烧伤



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