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向日葵花粉也可用作3D打印生物材料

在新加坡南洋理工大学(NTUSingapore),一组研究人员研发了一种由向日葵花粉做成的新型3D可打印墨水。这类生物墨水更为环保、耐用且价格实惠,可用以制造组织工程或药物运输部件。这类按照花粉的生物墨水的优势之一是它能够在堆积在生物打印机床上后维持其形状,进而更容易设计最后产品。

生物打印汇聚了所有技术,使制造具备与天然组织同样特性的细胞结构变成 可能。也许最广泛应用的过程是挤出:如同FDM打印机一样,生物打印机逐层堆积墨水,一般 是包含细胞的水凝胶。这类技术的最大考验之一是维持这类水凝胶的形状。这就是需要打印介质的原因:传统上,墨水堆积在某种基质中,如果过程完成,这类基质便会过时。因而,新加坡南大的研究人员希望找出一种不再应用基质的取代方案,进而最大限度地降低与生物打印有关的浪费。

该研究的共同主要作者ChoNam-Joon教授解释说:“生物打印可能是一个考验,因为做成墨水的材料一般 过软,这代表着结构也许会在打印过程中坍塌。利用调节向日葵花粉的机械性能,我们研发了一种按照花粉的混合油墨,可用以打印具有良好结构完整性的结构。这是一项重大成就,因为制造花粉墨水的过程是可持续性且价格实惠的。因为有很多类型的花粉类型具备不同的大小、形状和表面特性,因而花粉微凝胶悬浮液有可能被用于创造一类新的环保3D打印材料。”

向日葵花粉油墨的研制

研究人员首先将向日葵花粉在碱性溶液中孵育6小时,以便形成花粉微凝胶颗粒。如果形成这类微凝胶,它便会与几种水凝胶(藻酸盐、透明质酸等)混合。该团队获得了最终的墨水,最后是一种复合材料。为了检测她的新发展,她在12分钟内3D打印了一个由5层组成的组织工程支架。随后,研究人员堆积胶原蛋白以形成细胞能够粘附并生长的锚点。按照该团队和获得的结果,接种细胞的效率为96%至97%。因而,这类基于花粉的墨水能够推动细胞生长,这是组织再生的关键步骤。

该研究的合著者SongJuha补充说:“我们的研究结果也许为定制柔性膜打开新的大门,这一些膜与人体皮肤的轮廓完全相同,比如贴片或面罩。这一些柔软而有弹性的薄膜一般 是在平面几何形状的基础上做成的,当应用于大面积皮肤(比如面部)或常常运动的区域(比如关节)时,会造成 例如断裂或贴合不良等问题。应用我们基于花粉的3D打印墨水,这类墨水具备生物相容性、柔韧性和廉价性,我们可以制造出适合人体皮肤轮廓而且能够弯曲而不会破裂的膜。”


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