标题图片:马特·戴维森, 伯迪克实验室的助理研究员, 展示了一种可用于多种医疗应用的3d打印材料. 照片由Casey Cass/CU Boulder提供

在探索开发类似生命的材料来替代和修复人体部位的过程中, 科学家们面临着一个艰巨的挑战:真正的组织通常既坚固又可拉伸，而且形状和大小各不相同.

科罗拉多大学博尔德领导的团队, 与宾夕法尼亚大学的研究人员合作, 迈出了破解密码的关键一步吗. 他们已经开发出一种3D打印材料的新方法，这种材料具有足够的弹性，可以承受心脏的持续跳动, 坚固到足以承受施加在关节上的压碎载荷, 而且很容易塑造，以适应病人独特的缺陷.

更好的是，它很容易粘在湿纸巾上.

他们的突破发表在8月的《博彩app推荐》上. 2版 《博彩app推荐》杂志, 为新一代生物材料铺平了道路, 从将药物直接输送到心脏的内部绷带到软骨贴片和无针缝合.

“心脏和软骨组织的相似之处在于，它们的自我修复能力非常有限. 当它们受损时, 没有回头路可走,资深作者杰森·伯迪克说, 他是博彩平台推荐生物前沿研究所的化学和生物工程教授. "通过开发新的, 更有弹性的材料来加强修复过程, 博彩平台推荐可以对病人产生很大的影响.”

蠕虫“斑点”作为灵感

从历史上看, 生物医学设备是通过模塑或铸造制造的, 这些技术在大规模生产相同的植入物时效果很好，但在针对特定患者个性化植入物时却不实用. 近年来, 3D打印通过允许研究人员制造多种形状和结构的材料，为医疗应用开辟了新的可能性世界.

不像一般的打印机, 哪一种只是把墨水放在纸上, 3D打印机沉积一层又一层的塑料, 金属甚至活细胞来创造多维物体.

一种特殊的材料, 被称为水凝胶(制作隐形眼镜的材料), 是制造人造组织最受欢迎的前景吗, 器官和植入物.

但是，将这些材料从实验室带到临床是很困难的，因为传统的3d打印水凝胶在拉伸时往往会破裂, 在压力下开裂或太硬而无法在组织周围成型.

“想象一下，如果你的心脏上粘着一块坚硬的塑料. 它不会随着你的心跳而变形，”伯迪克说. “它会断裂.”

在3D打印的水凝胶中实现强度和弹性, 伯迪克和他的同事们从蠕虫身上得到了启示, 它们在三维的“蠕虫团”中反复缠绕和解开彼此，这些“蠕虫团”既有固体性质，也有液体性质. 先前的研究表明，将类似的分子链缠绕在一起, 这就是所谓的“纠缠”,会让他们更坚强.

他们的新印刷方法, 被称为CLEAR(用于氧化还原引发的光暴露后的连续固化), 遵循一系列步骤，将长分子缠绕在3d打印材料中，就像那些缠绕在一起的蠕虫一样.

当团队在实验室中拉伸和称重这些材料时(一位研究人员甚至用她的自行车碾过一个样品)，他们发现它们比用标准的3D打印方法(称为数字光处理(DLP))打印的材料要坚韧得多。. 更棒的是:它们还能粘附在动物的组织和器官上.

“博彩平台推荐现在可以3D打印粘合剂材料，其强度足以机械支撑组织,共同第一作者马特·戴维森说, 伯迪克实验室的助理研究员. “博彩平台推荐以前从来没有做到过.”

革新护理

伯迪克设想有一天，这种3d打印材料可以用于修复心脏缺陷, 将组织再生药物直接输送到器官或软骨, 抑制椎间盘突出，甚至在手术室里缝合病人，而不会像针和缝合线那样造成组织损伤.

他的实验室已经申请了一项临时专利，并计划很快开展更多的研究，以更好地了解组织对这些材料的反应.

但该团队强调，他们的新方法可能会产生远远超出医学的影响——在研究和制造方面也是如此. 例如, 他们的方法不需要额外的能量来治疗, 或变硬, 部分, 使3D打印过程更加环保.

“这是一种简单的3D加工方法，人们最终可以在自己的学术实验室中使用，也可以在工业中使用，以改善各种应用中材料的机械性能,第一作者Abhishek Dhand说, 一名研究人员 Burdick实验室 宾夕法尼亚大学生物工程系博士研究生. “它解决了3D打印的一个大问题.”

该论文的其他共同作者包括汉娜·兹洛特尼克, 伯迪克实验室的博士后研究员, 以及美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家托马斯·科利巴巴和杰森·基尔戈尔.