看如何3D打印細菌以制造功能性復(fù)雜材料？

在3D打印細菌方面，盡管目前取得了一定的進展，包括如何控制嵌入材料中的細菌的空間組成和動態(tài)功能性。但是將細菌精確定位到復(fù)雜的三維幾何形狀仍然是主要挑戰(zhàn)。 蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的研究人員開發(fā)出了一種生物相容墨水，用于活細菌的3D打印。這一突破使得生產(chǎn)高純度的生物醫(yī)學(xué)纖維素或生產(chǎn)能夠分解有毒物質(zhì)的生物材料成為可能。

蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員展示了一種3D打印方法，通過將自然多樣的細菌代謝與增材制造的形狀設(shè)計自由結(jié)合，創(chuàng)造出細菌衍生的功能性材料。為了實現(xiàn)這一目標，研究人員將細菌植入生物相容性和功能化的3D打印油墨中，并3D打印了兩種材料，一種材料能夠降解污染物，另一種材料是可用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的細菌纖維素“活性材料”。

研究人員由此預(yù)見一個新的未來：通過這種3D打印平臺，可以打印活細菌 – 那些有益的細菌，為3D打印復(fù)雜材料提供非常有用的功能特性。這其中的奧秘來自于研究人員配置的3D打印墨水“Flink”- 功能性活墨水”。

據(jù)研究人員，F(xiàn)link墨水為生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)提供了巨大的潛力。通過選擇不同的細菌種類來影響研究人員稱之為3D打印“生物化學(xué)工廠”的物理特性，甚至可以通過調(diào)整配方用來制造人造皮膚以治療燒傷患者。



拿惡臭假單胞菌來說，它可以分解有毒化學(xué)品苯酚，在化工行業(yè)中可以用來修復(fù)環(huán)境污染。而木醋桿菌，可以分泌高純度納米纖維素，從而緩解疼痛。研究小組通過不同的細菌配方來試驗緩解疼痛和保濕性能，并嘗試探索可用來治療燒傷的墨水配方。

然而，這只是細菌世界的冰山一角。新的3D打印平臺可一次打印四種不同的細菌墨水。通過精確地改變每種細菌的濃度，可以3D打印具有不同物理和功能特性的復(fù)雜材料。

含有細菌的3D打印墨水由生物相容性水凝膠（含有透明質(zhì)酸、長鏈糖分子和熱解法二氧化硅）組成，從而成為可3D打印的固態(tài)形式。而含有糖的混合培養(yǎng)基可以保持所選的細菌混合物的活性。

對于初學(xué)者來說，這種細菌墨水可用于高級生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如治療燒傷患者和其他皮膚病患者。這種3D打印平臺還能夠制造用于治療各種損傷的基于纖維素的3D傷口貼片。

不過，這種組合可能會做出更多輝煌的事情，3D打印只是一種工具，如何利用這種工具發(fā)揮更大的價值還需要與多種學(xué)科的研究能力相結(jié)合。

來源：3D科學(xué)谷
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