納米技術(shù)+3D打印=檢測(cè)有毒液體

碳納米管長(zhǎng)期以來(lái)都是科學(xué)雜志上的頭條新聞，就像3D打印一樣。但是當(dāng)兩者都與正確的聚合物結(jié)合時(shí)，在這種情況下出現(xiàn)了一些特殊的情況：導(dǎo)電性增加，并且使得可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液體。

在知名的微納米技術(shù)領(lǐng)域，機(jī)械工程師Daniel Therriault教授和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了一個(gè)相關(guān)性的研究。這項(xiàng)研究的結(jié)果看起來(lái)像一塊布；但是一旦液體與其接觸，這塊布能夠識(shí)別其性質(zhì)。在這種情況下，它是乙醇，但它可能是另一種液體。這種方法對(duì)于使用無(wú)數(shù)有毒液體的重工業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)了不起的優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，一家美國(guó)公司已經(jīng)將這種可印刷的材料商業(yè)化，它是高導(dǎo)電性的，并具有各種潛在的應(yīng)用。

據(jù)了解，在蒙特利爾理工學(xué)院進(jìn)行的研究是3D打印機(jī)使用領(lǐng)域的先鋒。近來(lái)，所有制造業(yè)，無(wú)論是航空航天、機(jī)器人或醫(yī)學(xué)等，都對(duì)這一技術(shù)有所了解。

這其中有幾個(gè)原因。首先，部件的輕便性，因?yàn)樗芰洗�替了金屬。其次，在微觀層面上有精確的工作，就像這里的情況一樣。最后，使用可在室溫下使用的納米復(fù)合長(zhǎng)絲，可以獲得接近一些金屬的電導(dǎo)率。當(dāng)然，由于細(xì)絲的幾何形狀可以改變，因此可以校準(zhǔn)測(cè)量，使得可以讀取待監(jiān)測(cè)的液體的各種電特征。

借3D打印油墨研發(fā)出可生長(zhǎng)活細(xì)胞

近日，哈佛大學(xué)的研究人員利用自然界的資源來(lái)3D打印出了可在水中獨(dú)立移動(dòng)的物體。據(jù)悉，研究人員通過(guò)使用吸濕墨水來(lái)吸收水分，將3D打印推向4D領(lǐng)域。這種墨水生成的物體可以模仿花朵、花瓣、葉子的形狀，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。

據(jù)了解，這一研究是由哈佛大學(xué)威斯生物靈感工程研究所的HansjrgWyss教授Jennifer A. Lewis教授和研究助理A. Sydney Gladman共同完成的。在研究中，吸濕性墨水的選擇對(duì)最后的成功起著至關(guān)重要的作用。研究人員針對(duì)油墨進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，包括可逆的形狀變化，光和pH水平反應(yīng)。同時(shí)，研究人員還研究了具有生物相容性和導(dǎo)電性的材料，并通過(guò)引入熱可逆單體證明了該系統(tǒng)的溫度可逆性。

除此之外，Lewis教授的實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了3D打印機(jī)，使用G代碼編程在大約10分鐘內(nèi)打印架構(gòu)。 “通過(guò)改變3D打印路徑，我們能夠創(chuàng)建各種形狀變化的架構(gòu)，”Gladman說(shuō)。3D打印油墨是嵌入有剛性纖維素原纖維的水凝膠，通過(guò)將細(xì)小的纖維素放在3D打印床上，就產(chǎn)生了足夠的空間擴(kuò)張來(lái)將其浸入水中，這使科學(xué)家可以控制形狀的變化。

可創(chuàng)建3D打印支架組織的LDM新技術(shù)

近期，臺(tái)灣的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用稱為冷凍形式的新方法（也稱為低溫沉積制造）來(lái)制造支架。

據(jù)了解，3D打印組織支架的最常見(jiàn)的方法是SLS、SLA和FDM，每個(gè)都有它們的缺點(diǎn)。研究人員指出，SLS在可以使用的材料方面受到限制，而對(duì)于SLA，樹脂材料中的光引發(fā)劑會(huì)留下殘留物或副產(chǎn)物，其對(duì)嵌入支架中的細(xì)胞具有毒性作用。用FDM技術(shù)制造的支架具有優(yōu)異的機(jī)械性能，但它們需要高溫，并且當(dāng)它們冷卻時(shí)趨于收縮和變形。為規(guī)避由于FDM的操作溫度過(guò)高而影響生物分子摻入支架的問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了稱之為“偽FDM”的技術(shù)，也稱為低溫沉積建模（LDM）。

LDM的優(yōu)點(diǎn)是許多的，使用該技術(shù)制作的支架可以是大孔和微孔的，并且生物分子或生物活性化合物可以在構(gòu)建過(guò)程中摻入。聚合物的分子量幾乎不受該方法的影響，并且該技術(shù)適用于多種合成或天然大分子材料，例如殼聚糖、藻酸鹽、PLA、聚乙醇酸（PGA），PCL、PLGA和聚氨酯。LDM方法涉及將液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，這就是為什么它被稱為冷凍形式方法（FFM），或者是冷凍形式的添加劑制造系統(tǒng)（FFAMS）。

而對(duì)于FFM過(guò)程中創(chuàng)建低溫環(huán)境有幾種不同的方法，但是它們各自也有它們的缺點(diǎn)。因此，研究團(tuán)隊(duì)決定開(kāi)發(fā)一種創(chuàng)造低溫環(huán)境的新方法，這將產(chǎn)生一個(gè)緊湊、實(shí)用的FFAM機(jī)器。為此，他們首先設(shè)計(jì)了一個(gè)使用四個(gè)冷卻板來(lái)形成的外殼或“冷卻區(qū)域”的均勻低溫裝置（UCD）。設(shè)計(jì)成使其能夠在冷卻區(qū)域內(nèi)上下移動(dòng)的工作板，同時(shí)也是放置在內(nèi)部作為可以在其上進(jìn)行沉積材料的構(gòu)造板。在每一層沉積之后，將板降低，使得下一層可以在與前一層完全相同的高度處沉積，從而確保一致的溫度。

總體而言，研究人員的研究產(chǎn)生了具有高潛力的柔性支架，用于將來(lái)在組織工程和軟組織修復(fù)中應(yīng)用。雖然研究集中于具有如管和正方形等簡(jiǎn)單形狀的支架的生產(chǎn)，他們打算在未來(lái)繼續(xù)他們的研究，以開(kāi)發(fā)復(fù)雜的支架模擬生物系統(tǒng)，以及更大、更高的支架，用于創(chuàng)建軟骨組織，如鼻子、耳朵和氣管。

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