ETH Zurich开发出可打印皮肤的细菌3D打印油墨“Flink”

Posted 2021-04-13 3dhoo

　　近日，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员开发出了一种生物相容墨水，用于3D打印活细菌。这一突破使得生产高纯度的生物医学纤维素或能够分解有毒物质的生物材料成为可能。

　　选择一个3D打印材料就像任何其他的购物体验一样：你根据自己的性能和所需的应用选择你喜欢的。但想象一下，如果选择3D打印材料更像是去五金商店……

　　这是瑞士苏黎世大学ETH研究人员预见的一个未来，他们已经开发出一种3D打印平台，可以打印活细菌（好细菌），而不是与疾病相关的-为3D打印结构提供了非常有用的功能特性。

　　他们称这令人难以置信的3D打印墨水为“Flink”，代表“功能性活墨水”。

　　据研究人员介绍，Flink为生物化学和生物医学提供了巨大的潜力。选择细菌种类会影响研究人员称之为3D打印的“生物化学工厂”或“微型文物”的物理特性，并且可以打印在平台上，用来制造人造皮肤等东西。

　　具有前瞻性的研究小组已经尝试过两种不同的细菌：恶臭假单胞菌，它可以分解化学工业大规模生产的有毒化学酚，和木醋杆菌，其分泌高纯度的纳米纤维素，可以提供缓解疼痛和保湿性能，使其可用于治疗烧伤。

　　然而，这只是细菌冰山的一角。新的3D打印平台可用于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，可以打印具有不同物理和功能特性的物体。

　　包含这些细菌种类的可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，从而为墨水提供可打印的形式。含有糖的混合培养基确保所选的细菌混合物存活。

　　这种组合可能会做出很多有代表性意义的事情。对于初学者来说，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患者，其3D打印平台能够制造用于治疗各种损伤的基于纤维素的3D伤口贴片。3D打印的纤维素也可用于皮肤移植、生物传感器和组织包膜，物质的中性使其不可能被人体排斥。

　　但3D打印墨水的用途超出了医疗范围。细菌3D打印结构可用于研究降解过程或生物膜形成，甚至用作检测饮用水中毒素的传感器。3D打印的细菌“过滤器”也可用于漏油事件。

　　开发生物3D打印平台最大的挑战之一是创建一个具有3D打印正确流动特性的水凝胶。流动性过强，材料不会形成坚实的形状；太厚，3D打印机喷嘴将无法处理它。但这些只是普通3D打印材料的日常挑战。研究人员还必须确保水凝胶能够让活细菌自由地移动。

　　3D打印细菌填充墨水的理想物理特性是如何呢？研究人员说，像牙膏一样粘稠，并且具有与尼维雅护手霜的一致性。

　　但这不是唯一的挑战。研究人员面临的另一个长期的障碍是克服了细菌打印时间延长和3D打印难以扩展的问题。如果他们想要更广泛地实施他们的流程，他们就必须这样做。

　　此外，研究人员还不知道他们的3D打印“minifactories”能够存活多久，但是由于细菌不需要太多生存，他们认为这是一个很长的时间。

　　“科学进展”杂志发表了“将细菌3D打印成功能复合材料”的研究成果。其作者是Manuel Schaffner、Patrick A.Rühs、Fergal Coulter、Samuel Kilcher和AndréR. Studart。