功能活性墨水—“Flink”

Posted 2021-04-13 高分子物理学

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      近日，一项关于使用3D打印制造细菌墨水的科学研究成果发表。这项研究的作者在声明中说：“使用含细菌的水凝胶进行3D打印具有巨大的潜力，因为这里有大量有用的细菌。”

       研究这些材料的科学家们把它称为“Flink”，意思是“功能活泼的墨水，它是由一种水凝胶和细菌混合而成的，这种水凝胶既能保持细菌的活力，也能被3D打印成几乎任何形状。

”

“牙膏和护手霜之间”

        在开发含细菌水凝胶的过程中，凝胶的流动特性带来了一个特别的挑战:墨水必须具有足够的流动性，以便通过压力喷嘴。

       墨水的一致性也影响细菌的流动性。墨水越硬越难移动。然而，如果水凝胶太硬，则醋杆菌分泌的纤维素较少。同时，打印物必须足够坚固，以支撑后续层的重量。如果它们太流畅，它们会在重量下崩溃，从而无法打印稳定的结构。

     “生物墨水必须和牙膏一样粘稠，并具有妮维雅护手霜的粘稠度”，研究人员是这样描述他们的配方的。

                            ETH标志

不同的细菌，不同的功能

      研究人员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。他们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”。

       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”。

      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

潜在的应用

      研究人员认为，除了医学和生物技术应用以外，他们的新平台还有许多潜在的用途。例如，3D打印物可以用来研究降解过程或生物膜形成。一个实际的应用可能是3D打印含有细菌的传感器，可以检测饮用水中的毒素。另一个想法是创造过滤器用于灾难性的石油泄漏。

                棒状细菌产生纤维素，可识别为线状结构

3D打印皮肤

        细菌能够做到从分解毒素到合成维生素。当他们移动时，他们创造了一种叫做纤维素的材料，用于伤口贴片和其他医疗应用。但到目前为止，细菌纤维素只能生长在一个平坦的表面 。功能活性墨水的出现解决了这个局限性问题。

        包含活菌的墨水可以通过3D打印方式打印，因此可以根据实际需求进行打印，目前科研团队已经成功打印T恤、面部和圆圈。这种活菌没有任何碎屑，包含大量的水分，施加在伤口上具备舒缓作用。由于这是一种天然材料，因此人类身体并不会产生排斥，所以未来在皮肤移植、生物传感器、移植和保护器面将会有重大用处。

编辑：陈丽娟

校对：陈子曦，王玉珠，

蒙宇森，林航

资料来源：中国聚合物网，

中国智能制造网 

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