【中國(guó)包裝網(wǎng)訊】現(xiàn)在越來(lái)越多的物體可以用3D打印來(lái)制造，但這個(gè)過程所用的材料仍然是“死物質(zhì)”，比如塑料或金屬。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室主任AndréStudart帶領(lǐng)的一組研究人員，現(xiàn)在已經(jīng)推出一個(gè)新的3D打印平臺(tái)，可以用生命物質(zhì)打印器件。研究人員開發(fā)出一種含有細(xì)菌的墨水，它可以打印出具有多種特性的微型生化器件，這些器件種類取決于科學(xué)家在墨水中放入的細(xì)菌種類。他們?cè)谝黄茖W(xué)進(jìn)展報(bào)告中報(bào)告了這項(xiàng)工作。

ETH研究人員的新印刷平臺(tái)提供了許多潛在的組合。在一次試驗(yàn)中，科學(xué)家們可以使用包含多達(dá)四種細(xì)菌的不同濃度的打印墨，以產(chǎn)生各種性質(zhì)的物體。

作為第一個(gè)測(cè)試，團(tuán)隊(duì)成員Patrick Rühs和Manuel Schaffner使用了兩種細(xì)菌：Pseudomonas putida和Acetobacter xylinum。前者能分解化學(xué)工業(yè)中大規(guī)模生產(chǎn)的有毒化學(xué)苯酚。后者分泌高純納米纖維素，可減輕疼痛，保持水分和穩(wěn)定，在燒傷治療中具有潛在應(yīng)用。

打印墨水是由生物相容性的水凝膠組成的，可以提供結(jié)構(gòu)；而水凝膠是由透明質(zhì)酸、長(zhǎng)鏈糖分子與二氧化硅組成的。細(xì)菌的培養(yǎng)基被混入墨水中，這樣細(xì)菌就有了它們所需要的生長(zhǎng)環(huán)境。使用這種水凝膠作為基礎(chǔ)，研究人員可以添加細(xì)菌所需的“屬性范圍”，然后打印出他們喜歡的三維結(jié)構(gòu)。

在含有細(xì)菌的水凝膠發(fā)展過程中，由于凝膠的流動(dòng)特性衍生出了一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)，因?yàn)槟仨毦哂凶銐虻牧鲃?dòng)性，才能通過壓力噴嘴。墨水的粘稠度也會(huì)影響細(xì)菌的流動(dòng)性：油墨越硬，就越難移動(dòng)。更重要的是，如果水凝膠太僵硬，A.xylinum桿菌分泌的纖維素也會(huì)減少。

同時(shí)，打印的對(duì)象必須足夠堅(jiān)固，以支持后續(xù)層的重量。如果流體太多的話，水凝膠就不能用于打印穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)在它們的重量下會(huì)崩潰。“打印墨必須像牙膏一樣粘稠，而且還需要像護(hù)手霜一樣的一致性，”Schaffner這樣描述成功的秘訣。

科學(xué)家們把他們的新印刷材料叫做‘flink’,，它代表“生活功能墨水”。然而，材料科學(xué)家沒有研究印刷的微型器件的壽命。“細(xì)菌需要的資源非常少，我們認(rèn)為他們能在印刷結(jié)構(gòu)中生存很長(zhǎng)時(shí)間”，Rühs說(shuō)。

然而，這項(xiàng)研究仍處于初始階段。“細(xì)菌含水凝膠印刷有巨大的潛力，因?yàn)檫@種技術(shù)可以讓有益的細(xì)菌廣泛存在”，Rühs說(shuō)。并且他指出3D打印微生物的影響較小，幾乎完全沒有研究使用細(xì)菌作為添加劑的方法。

他說(shuō)：“大多數(shù)人只把細(xì)菌和疾病聯(lián)系起來(lái)，但實(shí)際上沒有細(xì)菌我們就無(wú)法生存。”研究人員認(rèn)為他們的新墨水是完全安全的，他們使用的細(xì)菌都無(wú)害的。

除了醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)的應(yīng)用，研究人員還設(shè)想了許多其他潛在的用途。例如，采用flink打印的對(duì)象可以用來(lái)研究降解過程或生物膜的形成。目前一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用可能是含有細(xì)菌的3D打印傳感器，它可以用來(lái)檢測(cè)飲用水中的毒素。另一個(gè)想法是創(chuàng)建可以過濾油污的細(xì)菌過濾器。

首先，要克服印刷時(shí)間慢和可擴(kuò)展性較差的挑戰(zhàn)：A.xylinum桿菌目前需要幾天產(chǎn)生生物醫(yī)學(xué)纖維素。然而，研究人員確信他們可以進(jìn)一步優(yōu)化和加速這一過程。

3D打印特殊材料是Studart研究小組的主攻方向。例如，他和他的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種可印刷的高孔隙率陶瓷油墨，它可以印刷類似骨結(jié)構(gòu)的非常輕巧的能源產(chǎn)品。